KR20080108426A - 친지성 약물을 함유하는 나노캡슐을 포함하는 미소구체 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 겔 형성 고분자에 수용되는 복수의 나노캡슐을 포함하는 미소구체를 제공한다. 상기 복수의 나노캡슐은 비친수성 활성제 및 고분자 코팅의 껍질을 수반하는 오일 코어를 포함한다. 또한, 본 발명은 본 발명의 미소구체를 제조하는 방법, 이를 포함하는 약학적 조성물뿐만 아니라 특히, 치료, 미용 및 진단 분야의 적용예에서의 미소구체들의 사용 방법들을 제공한다.
전달 시스템, 미소구체, 나노캡슐, 겔 형성 고분자, 활성제, 약학적 조성물

Description

활성제를 위한 전달 시스템{DELIVERY SYSTEM FOR ACTIVE AGENTS}
본 발명은 활성제, 바람직하게는 경구 흡수(oral intake)용 전달 시스템에 관한 것이다.
다음은 본 발명의 분야에서 최신의 기술을 기술하기 위하여 적절하다고 여겨되는 종래 기술의 목록이다. 본 원에서 이러한 참조문헌들은 하기 목록으로부터 괄호 안에서 번호를 기재함으로써 참조될 것이다.
1. Holm R, Porter CJH, Edwards Ga, Mullertz A, Kristensen HG and Charman WN. Examination of oral absorption and lymphatic transport of halofantrine in a triple-cannulated canine model after administration in self- microemulsifying drug delivery system (SMEDDS) containing structured triglycerides. Eur. J. Pharm.Sci. 20:91-97 (2003).
2. O'Driscoll CM. Lipid-based formulations for intestinal lymphatic delivery. Eur J Pharm Sci.l5:405-15. (2002).
3. Tamura S, Ohike A, Ibuki R, Amidon GL, Yamashita S. Tacrolimus is a class II low-solubility high-permeability drug: the effect of P-glycoprotein efflux on regional permeability of tacrolimus in rats. J Pharm Sci. 91:719- 29. (2002).
4. Hauss DJ, Fogal SE, Ficorilli JV, Price CA, Roy T, Jayaraj AA, Keirns JJ. Lipid-based delivery systems for improving the bioavailability and lymphatic transport of a poorly water-soluble LTB4 inhibitor. J. Pharm. Sci. 87:164-9 (1998).
5. EP 480,729, Haibung L, Soonhong Y. Microencapsulation for controlled oral drug delivery system.
6. 미국특허 5,965,160, Benita S,외. Self-emulsifiable formulation producing an oil-in-water emulsion. 7. Cook RO, Pannu RK, Kellaway IW. Novel sustained release microspheres for pulmonary drag delivery. J Control Release. 104:79-90. (2005).
8. IQioo SM, Humberstone. AJ, Porter CJH, Edwards GA, and Charman WN. Formulation design and bioavailability assessment of lipidic self-emulsifying formulations of halofantrine. Int. J. Pharm. 167:155-164 (1998).
9. Christensen, KX. ,외. Preparation of redisperible dry emulsions by spray drying. Intl. J. Pharm. 212:187-194 (2001).
10. Honbo T, Kobayashi M, Hane K, Hata T, Ueda Y. The oral dosage form of FK-506. Transplant. Proc. 19 (Suppl 6): 17-22 (1987).
11. Shimada T, Terada A, Yokogawa K, Kaneko H, Nomura M, Kaji K, Kaneko S, Kobayashi K, Miyamoto K. Lowered blood concentration of tacrolimus and its recovery with changes in expression of CYP3A and P- glycoprotein after high-dose steroid therapy. Transplantation. 74:1419-24 (2002).
12. Uno T, Kazui T, Suzuki Y, Hashimoto H5 Suzuki K, Muhammad BA. Pharmacokinetic advantages of a newly developed tacrolimus oil-in-water-type emulsion via the enteral route. Lipids. 34: 249-54 (1999).
13. 미국특허 6,884,433 , Yamashita K.,외. Sustained release formulation containing tacrolimus.
14. Manjunath외, Pharmacokinetics, tissue distribution and bioavailability of clozapine solid lipid nanoparticles after intravenous and intraduodenal administration, Journal of Controlled Release 107 (2005) 215-228.
15. Swartz M.A. The physiology of the lymphatic system, Adv. Drug Deliv. Rev. 50 (2001) 3- 20.
16. Jani, P.U.,외, Uptake and translocation of latex nanospheres and microspheres after oral administration to rats, J. Pharm. Pharmacol. 41 (1989) 809- 812.
17. Florence D. Evaluation of nano- and microparticles uptake by the gastrointestinal tract, Adv. Drug Deliv. Rev. 34 (1998) 221- 233.
18. Nishioka Y.,외, Lymphatic targeting with nanoparticulate system, Adv. Drug Deliv. Rev. 47 (2001) 55-64.
19. 미국특허 2003/0147965, Bassett M, Jacob J. and Enscore D. Methods and products useful in the formation and isolation of microparticles.
의약 설계 및 전달에서의 최근의 진전은 장림프 수송을 위한 기질일 수 있는 고친지성 약제 분자의 숫자를 점점 늘리는데까지 발전하는데 이르렀다. 그러나, 이러한 약제들은 위장관에서 흡수에 앞서 저용해, P-당단백질 유출 또는 CYP3A4 대사로 인하여 낮은 경구 생체이용률(oral bioavailability)을 보이며, 이로 인해 가용성이 제한된다.
이러한 약제들의 적절한 약학적 조성물은 아직 완전하게 해결되지 않은 과제로 남아 있다. 지질은 소수성 약제의 림프 수송을 강화할 수 있으며, 이에 의하여 간장에서의 1차 통과(first-pass) 대사의 산물인 약제 청소율(clearance)를 감소시키는 것으로 잘 알려져 있다. 이는 약제 흡수, 생체이용률 추이, 활성도(activity)를 개선하고, 독성을 낮춘다. 네오랄®(사이클로서포린 A), 노르빌®(리토나비르) 및 포르토바세(사퀴나비르)와 같은 자가-에멀전화 약제 전달 시스템(SEDDS) 제형화의 상업적 성공은 친지성 약제의 경구 생체이용률을 개선하기 위하여 그러한 에멀전 기반 전달 시스템에 관심을 증폭시켜왔다(1). 위장관에 미세한 기름 방울로서 확산되는 SEDDS는 친지성 약제의 림프 수송을 촉진함으로써 생체이용률을 향상시키는 것으로 믿어진다. 실제로, 흉관(thoracic duct)을 통한 림프 수송 정도가 구조화된(structured) 트리글리세라이드 SMEDDS이 투여된 동물들에 대한 할로판트린(halofantrine) 투여량의 27.4%였음이 최근 증명되었다(1). 더욱이, 소정 상황하 에서, 림프관(lymphatics)은 약제 흡수의 일차 경로(primary route)를 제공하고 조직 플라즈마보다 약 5-10,000배 높은 림프에서의 약제 농도에 이르는 것으로 최근 보고된 바이다(2). 또한, 최근 약제 설계 및 전달에 있어서의 진전은 장내 림프 수송(intestinal lymphatic transport)을 위한 기질일 수 있는 고친지성 약제 분자의 수를 증가시키는 단계에 이르렀다. 약제 흡수 및 생체이용률 추이, 활성도 및 독성을 결정하는데 있어 림프의 역학에 많은 관심이 증폭되었다. 예를 들어, 계속적으로 늘어나는 일련의 증거들은 소정 지질이 장벽(gut wall)에 의한 p-당단백-매개(Pgp-매개) 약제 유출 및 사전조직(presystemic) 약제 대사 모두를 금지할 수 있음을 보여주었다(3).
유럽특허 480,729(4)는 유적(oil droplet)에 분산된 약제의 경구 투여를 위한 마이크로캡슐화(microencapsulation) 방법을 개시하고 있다. 유적은 금속-착화 능력 및 수용성 고분자를 갖는 다당체를 이용하여 캡슐화된다. 캡슐화는 위장에서 약제가 방출되는 것을 방지하는 한편, 소장에서 신속하게 방출되도록 한다. 유적 내의 약제는 바람직하게는 림프 흡수에 의하여 흡수되기 때문에, 간장의 1차 통과 대사에 의한 감쇄효과(degradation)가 방지된다.
미국 특허 5,965,160(5)은 오일 성분 및 계면활성제를 포함하면서, 소수성 약제를 포함할 수 있는 자가-에멀전화 유성 조성물(SEOF)을 개시한다(5). SEOF는 오일 성분이 유성 전달체(oily carrier) 및 양이온 지질 및, 선택적으로, 친지성 유성(oily) 지방(fatty) 알콜을 포함한다는 점을 특징으로 한다. 수용액으로 SEOF의 혼합물을 형성하는 수중유형(oil-in-water) 에멀전은 양의 전하를 띤 유적을 갖 는다.
Cook, R.O. 외(6)는 호흡기계 약제 전달을 위한 서방형 입자들을 생성하는 과정을 기술한다. 이러한 과정에 따라서, 친수성의, 이온화된 약제 터부탈린 설페이트(terbutaline sulphate)의 나노입자들이 분무-건조(spray-drying) 접근법을 이용하여 소수성의 미소구체(microsphere)들 내부에 포획된다.
Khoo, SM, 외.(7)는 할로판트린과 같은 친지성 약제들의 경구 전달을 위한 분산된 지질 기반 조성물을 개시한다. 지질의 자가-에멀전화 약제 전달 시스템(SEDDS) 및 자가-마이크로에멀전화 약제 전달 시스템(SMEDDS)들이 기술되고 있다. 시스템들은 트리글리세리드(triglyceride), 모노/디글리세리드(mono/diglyceride), 비이온성 계면활성제, 친수성 상(hydrophilic phase) 및 약제 물질을 포함한다. 최적화된 제형은 중간 사슬(medium-chain) 트리글리세리드(MCT) SEEDS 및 SMEDDS, 및 긴사슬(long-chain) 트리글리세리드(LCT) SMEDDS였다.
Holm, R, 외.(1)은 중간 사슬과 긴 사슬 지방산들이 서로 다르게 조합한 트리글리세리드를 포함하는 SMEDDS를 기술하며, 여기서 글리세롤 백본(glycerol backbone) 상의 서로 다른 지방산들은 서로 다른 대사(metabolic fates)를 보여준다.
Christensen, K.L., 외.(9)는 물속에서 재구성(reconstitution)에 의하여 원래의 o/w 에멀전을 재형성할 수 있는 안정한 건식 에멀전의 제제를 기술한다. 건식 에멀전은 고형 운반체(solid carrier)로서, 히드록시프로필메틸셀룰로오 스(hydroxypropylmethylcellulose; HPMC), 메틸 셀룰로오스 또는 포비돈(povidone)과 같은 수용성 고분자 및 분별된 코코넛 오일을 포함하였다. 액상 o/w 에멀전은 실험실 분무 건조기(spray drier)에서 분무 건조되었다. 재구성된 에멀전의 액적 크기는 대략 1μm였다. 타크로리무스(Tacrolimus)(프로그라프(Prograf)®)는 진균류 스트렙토미세스 추쿠밴시스(Streptomyces tsukubaensis)에서 추출한 마크로라이드계 면역억제제(macrolide immunosuppressive agents)(804의 MW)이며, 이식 거부반응 예방 및 급성 및 스테로이드 또는 사이클로스포린-저항(cyclosporine-resistant) 이식 거부반응의 관리에 효과적인 것으로 밝혀졌다. 타크로리무스는 사이클로스포린 면역억제에 대한 대안으로 고려되며, 사이크로스포린보다 10-100 배 높은 효능이 있는 것으로 밝혀졌다. 타크로리무스는 간이식 거부반응의 방지제로 1994년 4월 FDA의 승인을 받았다.
사이클로스포린과 유사하게, 타크로리무스의 약동학적(pharmacokinetic) 변수들은 높은 개인간 및 개인내(inter- and intra-individual) 변이도(variability)를 보여주며, 두 약제 모두 협소한 치료 지수(narrow therapeutics index)를 갖는데,치료를 최적화하기 위한 치료적 전혈 약제 모니터링(therapeutics whole-blood drug monitoring)를 필요로 한다. 타크로리무스의 흡수 및 경구 생체이용률(10-25%)은 음식물의 존재시 흡수율 및 흡수도가 감소하여 저조하다. 타크로리무스는, 비록 불완전하기는 하나, 위장관 내에서 급속히 흡수된다. 타크로리무스 최대 농도 전혈(peak concentration whole blood; Cmax)은 경구 투여 후 1-2시간 후 달성된다. 낮은 수성 용해도로 인하여, 경구 또는 비경구적 치료법을 따르는 타크로리무 스의 조직 분포는 광범위하다(10). 타크로리무스는 주로 알부민 및 알파-산 당단백(alpha1-acid glycoprotein)과 결합된다. 적혈구는 약제의 75 내지 80%와 결합하여 플라스마 농도보다 10 내지 30배 높은 전혈 농도를 나타낸다(10). 타크로리무스는 소실(elimination)에 앞서 거의 완전히 대사된다. 대사는 간장에서 시토크롬 P450(CYP) 3A4 이소효소와, 이에 비해 더 작은 정도로, 장점막(intestinal mucosa)에서 CYP3A4 이소효소 및 P-당단백을 통해 일어난다. 간이식 환자들에 있어서 타크로리무스의 소실 반감기(elimination half-life)는 약 12시간 정도이다. 투여량의 1% 미만은 소변으로 그대로 배설된다. 장세포(intestinal cell)로부터 장의 내강(gut lumen)으로의 타크로리무스의 P-당단백 유출은 흡수에 앞서 CYP3A4 대사를 허용하며, 이에 의하여 타크로리무스 가용성을 제한하게 된다(11). 타크로리무스가 CYP3A4와 P-당단백(예컨대, 딜티아젬(diltiazem), 에리트로마이신(erythromycin), 또는 케토코나졸(ketoconazole)) 양자 모두의 저해제(inhibitor)와 함께 투여되는 경우, 구강 생체이용률 증강이 관찰된다. 약제 전달에 의한 타크로리무스의 구강 생체이용률 증진의 필요성이 있다.
Uno, T, 외.(12)는 올레산에 기초한 약제 타크로리무스(drug tacrolimus)의 수중유(O/W) 에멀전을 기술한다. O/W 에멀전 액적의 평균 지름은 0.47 ㎛였다. 개시된 제형은 표준 거래 제형(standard marketed formulation)에 비하여 타크로리무스 장관 경로(enteral route)를 위한 운반체로서 생체이용률, 약동학적 이점 및 잠재적 유용성을 보여주었다.
미국특허 6,844,433(13)은 타크로리무스뿐만 아니라 그 밖의 다른 마크로라 이드 화합물을 함유한 서방형 제제를 기술한다. 상기 특허에 개시된 서방형 제제는 수용성 고분자(예컨대, 히드록시프로필메틸셀룰로우스) 및 수불용성 고분자(예컨대, 에틸셀룰로오스) 및 부형제(excipient)(예컨대, 락토스)를 포함하는 혼합물에서, 타크로리무스 또는 그 수화물(hydrates)의 고체 분산체(solid dispersion)를 포함한다. 분산체에서, 입자 크기는 250㎛ 이하이다.
그러므로, 1차 통과 대사와 이에 따른 낮은 경구 생체이용률을 극복하기 위하여, 약물의 장내 림프 수송(intestinal lymphatic transport)이 이용될 수 있다. 앞서 언급된 바와 같이, 고친지성 화합물들은 림프관(lymphatics)을 통해 체순환(systemic circulation)에 도달한다. 14 이상의 사슬 길이를 갖는 대부분의 지방산은 가슴 림프(thoracic lymph)에서 회복되는 것으로 밝혀졌다(14).
추가적으로, 크기는 림프 흡수(lymphatic uptake)의 가장 중요한 결정인자들 중 하나이다. 림프 흡수를 위한 최적의 크기는 10 내지 100 nm 사이인 것으로 밝혀졌다(15). 그러나, 입자 크기가 증가함에 따라 흡수는 더 선택적이고 느려진다. 더 큰 입자들은 페이어스 패치(Peyer's patch)에 더 장시간 유지되는 반면, 더 작은 입자들은 흉관으로 수송된다(16). 고분자 나노 및 마이크로입자들의 경구 투여는 소장의 페이어스 패치의 M 세포를 통하여 림프계에 흡수된다는 점이 문헌적으로 입증되었다(17). 소수성 고분자로 코팅된 나노입자들은 체내 림프 세포들에 의하여 쉽게 포획되는 경향이 있다(18).
마이크로입자로 약물을 캡슐화하는 다른 방법이 Bassett 외에 의하여 기술되었다(19). 상기 방법은 약제 및 제1 고분자를 용매에 용해시키고, 이와 같이 형성 된 혼합물에 고분자로 코팅된 마이크로 또는 나노입자들의 자발적 형성에 이르는 "비용매(non-solvent)"에 용해된 제2 고분자를 첨가하는 것을 통한 상역전(phase inversion)을 포함하고 있다.
본 발명의 목적은 생체 내 적합한 비친수성인 다양한 활성제들의 전달을 위한 시스템을 제공한다.
따라서, 본 발명의 하나의 측면에서, 겔 형성 고분자에 수용되는 복수의 나노캡슐들을 포함하는 미소구체들이 제공되며, 상기 나노캡슐들은 비친수성 활성제 및 고분자 코팅 껍질을 수반하는 오일 코어를 포함한다.
또한, 본 발명은 겔 형성 고분자에 수용된 복수의 나노캡슐을 포함하는 미소구체를 제조하는 방법을 제공하며, 상기 나노캡슐들은 비친수성 활성제 및 고분자 코팅의 껍질을 수반하는 오일 코어를 포함하고, 상기 방법은:
(a) 상기 오일 코어를 코팅하기 위하여 오일, 수혼화성(water miscible) 유기 용제, 상기 용제에 용해된 비친수성 활성제 및 오일 코어를 코팅하기 위한 고분자 또는 고분자들의 조합들을 포함하는 유기상(organic phase)를 제공하는 단계;
(b) 에멀전을 얻기 위하여 상기 유기상에 물을 천천히 첨가하는 단계;
(c) 상기 에멀전의 상역전(phase inversion)을 유도하기 위하여 에멀전에 물을 계속적으로 첨가하여, 수중유(o/w) 에멀전을 얻는 단계;
(d) 상기 o/w 에멀전을 겔 형성 고분자 또는 겔 형성 고분자들의 조합과 혼합하는 단계;
(e) 상기 미소구체를 얻기 위하여 상기 유기 용제 및 물을 제거하는 단계를 포함한다.
또한 본 발명은 활성 성분으로서 겔 형성 고분자에 수용되는 복수의 나노캡슐을 포함하는 미소구체들을 포함하는 약학적 조성물을 제공하며, 상기 나노캡슐들은 비친수성 활성제 및 고분자 코팅의 껍질을 수반하는 오일 코어를 포함한다.
또한, 본 발명은 인간 대상의 신체에서 친지성 약제의 생체이용률을 증가시키기 위한 방법을 제공하며, 상기 방법은 상기 대상에 겔 형성 고분자에 수용된 복수의 나노캡슐을 포함하는 미소구체들을 투여하는 단계를 포함하고, 상기 나노캡슐들은 친지성 약제 및 고분자 코팅의 껍질을 수반하는 오일 코어를 포함한다.
또한, 본 발명은 치료를 위하여 대상 혈액에 효과적인 양의 활성제를 필요로 하는 병리학적 상태의 대상을 치료하는 방법을 제공하며, 상기 방법은 겔 형성 고분자에 수용되는 복수의 나노캡슐을 포함하는 미소구체들을 상기 대상에 투여하는 단계를 포함하고, 상기 나노캡슐들은 친지성 제제 및 고분자 코팅의 껍질을 수반하는 오일 코어를 포함한다.
본 발명은 복수의 고분자 코팅 유적이 겔 형성 고분자에 더 수용되고, 고분자 브렌드(polymer blend)에 의하여 코팅된 복수의 미세 유적(tiny oil droplet)을 포함하는 미소구체의 형성이 오일 코어(oil core)에 용해된 친지성 약제의 혈액 수치(blood level)를 상당히 증가시켰음을 규명함에 기초한다. 이러한 "이중 코팅 유적"을 통해 복수의 나노캡슐들을 수용하는 미소구체가 사실상 비친수성인 다양한 활성제를 위한 전달 수단으로서 기능할 수 있음을 이해할 수 있었다.
이와 같이, 하나의 실시예에 따라서, 겔 형성 고분자에 수용되는 복수의 나노캡슐을 포함하는 미소구체가 제공되며, 상기 나노캡슐은 비친수성 활성제를 운반하는 오일 코어 및 고분자 코팅 쉘(shell)을 포함한다.
"마이크로입자(microparticles)"란 용어와 상호 호환적으로 사용될 수 있는 "미소구체(microspheres)"란 용어는 널리 고체(solid) 또는 반고체(semi-solid) 물질로 구성되고 약제 또는 그 밖의 다른 활성제를 내부에 봉입하는 나노캡슐을 운반 및 방출할 수 있는 마이크론 또는 서브마이크론 규모의 입자로 정의된다. 본 발명에 따른 미소구체는 대체로 활성제를 동봉(예컨대, 내장(embedding), 캡슐화(encapsulating), 포획(entrapping))하는 나노캡슐의 집합체로 구성된 구형의 구조를 띠고 있다. 일반적으로, 레이저 회절에 의하여 결정되는 무게-평균 지름(weight-average diameter)으로 이해되는 본 발명의 미소구체의 평균 지름은 대략 10 ㎛ 내지 500 ㎛이다. 더욱 바람직하게는, 평균 미소구체 지름은 약 10 ㎛ 내지 약 20 ㎛이다.
본 원에서 사용되는 "나노캡슐(nanocapsule)"이란 용어는 고분자 코팅 포밍(polymeric coating forming)으로 코팅된 유적(oil droplet)(미세 유적)을 포함하는 나노 또는 서브나노 규모의 구조체를 의미한다. 고분자 코팅은 오일 코어를 감싸는 단단한 껍질을 형성한다. 나노 캡슐들은 약 100nm 내지 약 1000 nm, 바람직하게는 100 내지 900 nm, 더욱 바람직하게는 약 100-300 nm 내지 약 300-500 nm의 사이의 평균 지름을 가진다. 또한, 미소구체에서의 나노캡슐의 크기는 필연적으로 1 마이크론 미만의 직경을 갖는 약 99%의 유적으로 본질적으로 균일하다. 본 원에서 사용된 바와 같이, "나노캡슐"이란 용어는 임의의 고분자 코팅 유적 또는 고분자 코팅을 갖는 유적과 동의어 이해되어야 한다.
본 원에서 사용된 "복수의 나노캡슐"이란 용어는 겔 형성 고분자에 수용된 2 이상의 나노캡슐들을 의미한다.
활성제는 나노캡슐 내에 봉입된다. 결과적으로, 활성제와 미소구체를 형성하는 겔 형성 고분자 사이의 직접적인 접촉은 없다. 실제로, 젖어 부풀어 오르면, 미소구체들은 위장관(GI tract)내에서 나노캡슐 자체를 방출하는 것이지 "있는 그대로의(naked)"의 활성제, 즉 미립자 형태의 활성제(예컨대, 약제) 자체 또는 분자 수준의 제제를 방출하는 것은 아니다.
본 원에서 사용된 바와 같이, "비친수성 활성제(non-hydrophilic active agent)"란 용어는 적어도 어느 정도 발수성(water repelling)인 것으로 여겨지는 임의의 화합물을 의미한다. 즉, 저, 중 또는 고소수성 또는 친지성을 나타내는 임의의 제제는 비친수성 제제로 여겨질 것이다. 비친수성 제제는 예컨대, 유기 용제와 물의 2 상(phase)(가장 일반적으로 사용되는 계는 옥탄올(octanol)-물임) 사이에서 제제(용질로서)의 분할(partition)/분포(distribution) 계수(coefficient)를 특징으로 하는 매개변수들에 의하여 정의된다. 일반적으로, 분할 계수(logP)는 중성 화합물의 소수성을 기술하는 반면, 분포 계수(logD, pKa와 logP의 조합임)는 제제의 pH 종속 소수성의 척도이다. 본 발명에 따른 비친수성 활성제는 logP>1.5인 임의의 화합물이다.
나노캡슐의 오일 코어는, 수상(water phase)과 혼합하지 않고 전체로서 액체인 한, 단일의 오일 형태 또는 오일의 조합을 포함할 수 있으며, 극성 오일부터 비극성 오일들까지 광범위한 통상의 가용한 오일들로부터 선택될 수 있다. 하나의 실시예에 따르면, 유적은 긴 사슬 식물성 오일(long chain vegetable oil), 에스테르(ester) 오일, 고액체 지방산(higher liquid fatty acid), 천연 지방 및 오일(natural fat and oil) 및 실리콘 오일(silicone oil)로부터 선택된 오일을 포함한다. 바람직한 실시예에 따라서, 오일 코어는 옥수수유, 땅콩유, 코코넛유, 캐스터 오일(caster oil), 참깨유, 대두유, 들기름, 해바라기유, 아갠유(argan oil) 및 호두유(walnut oil)과 같은 천연 기름을 포함한다.
유적은 각각 고분자 코팅 내에 밀봉되어, 오일 코어 및 오일 코어를 둘러싼 고분자 껍질을 포함하는 나노캡슐을 형성한다. 고분자 코팅은 오일 코어를 둘러싼 껍질 구조를 제공한다.
본 발명의 맥락에서 "껍질(shell)"이란 용어는 유적을 동봉하는 임의의 고체 또는 반고체 고분자 구조를 나타낸다. 껍질은 아래에서 더욱 상세히 논의되는 바와 같이 단일 고분자 또는 2 이상의 고분자의 조합 또는 혼합물(blend)을 포함할 수 있다. 고분자 코팅이 고분자 혼합물을 포함하는 경우, 상기 고분자들 중 적어도 하나의 고분자는 pH 5.0 이상에서 가용성이거나, 적어도 하나의 고분자가 수용성(pH 비의존적)일 것이 바람직하다.
하나의 실시예에서, 적어도 2개의 고분자들의 조합은 수용성(pH 비의존적)이거나 pH 5.0 이상에서 가용성인 제1 고분자 또는 고분자들(고분자 그룹) 및 수불용성(water insoluble) 고분자인 제2 고분자 또는 고분자들(제2 고분자 그룹)를 포함하는 고분자들의 혼합물을 포함한다.
"수용성 고분자(water soluble polymer)"란 용어는, 1%의 질량 농도(mass concentration)에서 25 ℃의 수성상(queous phase)으로 도입될 때, 거시적으로 균질하고 투명한 용액, 즉, 두꺼운 500nm의 파장에서, 0.1cm 두께의 샘플을 통과하는 적어도 80% 그리고 바람직하게는 적어도 90%의 최소 광투과값을 갖는 용액을 얻는 것을 가능하게 하는 임의의 고분자를 의미한다.
"pH 약 5.0 이상에서 가용성인 고분자"란 용어는 pH 5.0 미만 및 25℃에서 매질에 용해되어 건조 중량(dry weight)의 10% 이상을 잃지 않는 반면, 같은 온도에서, pH 5.0 이상인 수성 매질에서, 하이드로겔을 형성하거나 용해되어 거시적으로 균질하고 투명한 용액을 형성하는 임의의 고분자를 의미한다. 이러한 고분자들은 때론 "장용 고분자(enteric polymers)"란 용어로 언급되기도 한다.
당해 기술분야에는 수용성 고분자들이 많이 알려져 있다. 본 발명의 맥락에서 적당한 고분자들은, 이에 제한되는 것은 아니나, 폴리올(polyol) 및 폴리카본하이드레이트(polycarbohydrate)를 포함한다. 예시적인 수용성 고분자는 예를 들어, 히드록시프로필메틸 셀룰로오스 및 히드록시메틸 셀룰로오스와 같은 히드록시화된 셀룰로오스(hydroxylated cellulose)를 포함한다. 다른 적당한 수용성 고분자들은 폴리에틸렌 글리콜(polyethylene glycol)을 포함한다. 2 이상의 수용성 고분자들의 조합이 고려될 수도 있다.
또한, 당해 기술분야에서 pH 5.0이상에서만 가용성인 고분자들이 많이 알려져 있다. 본 발명에 대하여 적용 가능한 장용 고분자들의 비제한적인 예들은: 히드록시프로필메틸셀룰로오스 프탈레이트(hydroxypropylmethylcellulose phthalate) (HP55), 셀룰로오스 아세테이트 프탈레이트, 카르복시-메틸셀룰로오스 프탈레이트 및 그 밖의 다른 셀룰로오스 프탈레이트 유도체, 셸락(shellac), 유드라지트 LlOO- 55, 제인(zein)을 포함한다.
바람직한 장용 고분자는 유드라지트 L 100-55이다.
"수불용성 고분자"는 매질의 pH에 관계없이 수성 매질로 용해되어 건조 중량의 10% 이상 잃지 않는 임의의 고분자를 포함한다. 수불용성 고분자들의 비제한적인 예들은, 예컨대, 셀룰로오스 아세테이트, 셀룰로오스 디아세테이트, 셀룰로오스 트리아세테이트, 셀룰로오스 프로피오네이트(propionate), 셀룰로오스 아세테이트 부티레이트(butyrate), 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트, 셀룰로오스 트리프로피오네이트와 같은 혼합 에스테르를 포함하는 디- 및 트리아실레이트(triacylates)와 같은 셀룰로오스 에스테르; 에틸 셀룰로오스와 같은 셀룰로오스 에테르; 나일론; 폴리카보네이트; 폴리 (디알킬실록산(dialkylsiloxanes)); 폴리 (메타크릴산 산) 에스테르; 폴리 (아크릴 산) 에스테르; 폴리 (페닐렌(phenylene) 산화물); 폴리 (비닐 알콜); 방향족 니트로겐함유(nitrogen-containing) 고분자; 중합 에폭사이드; 재생(regenerated) 셀룰로오스; 역삼투(reverse osmosis) 또는 투석(dialysis) 적용시 사용에 적합한 막형성(membrane-forming) 물질; 한천(agar) 아세테이트; 아밀로오스 트리아세테이트; 베타 글루칸(beta glucan) 아세테이트; 아세트알데히드 디메틸 '아세테이트; 셀룰로오스 아세테이트 메틸 카바메이트(carbamate); 셀룰로오스 아세테이트 숙신산(succinate); 셀룰로오스 아세테이트 디메틸아미노(dimethylamino) 아세테이트; 셀룰로오스 아세테이트 에틸 탄산염; 셀룰로오스 아세테이트 클로로아세테이트(chloroacetate); 셀룰로오스 아세테이트 에틸 수산염(oxalate); 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트; 폴리 비닐메틸에테르(vinylmethylether) 공중합체; 셀룰로오스 아세테이트 부틸 설포네이트(sulfonate); 셀룰로오스 아세테이트 옥테이트(octate); 셀룰로오스 아세테이트 라우레이트(laurate); 셀룰로오스 아세테이트 p 툴루엔 설포네이트; 메뚜기 검 콩(locust gum bean)의 트리아세테이트; 히드록시화 에틸렌 비닐 아세테이트; 셀룰로오스 아세테이트 부틸레이트; 왁스 또는 왁스형 물질; 지방 알콜; 수소화된 식물성 기름; 폴리에스테르, 폴리유산(polylactic acid) 또는 PLAGA와 같은 단일(homo) 및 공중합체 등등, 및 이들의 조합을 포함한다.
본 발명에 따른 바람직한 수불용성 고분자들은 유드라지트(Eudragit) RS 또는 유드라지트 RL 또는 이들의 조합이다.
나노캡슐들이 적어도 2개의 고분자들을 포함하는 경우, 제1 고분자는 수불용성 고분자이고, 제2 고분자는 pH 약 5.0 이상에서 가용성이다.
바람직한 실시예에 따라서, 제1 고분자(들), 즉 수불용성 고분자 또는 고분자 그룹과 제2 고분자(들), 즉 pH 약 5.0 이상에서 가용성인 고분자(들) 또는 이러한 고분자들의 그룹 간의 중량/중량 비율(weight/weight ratio)은 바람직하게는 5:95와 50:50 사이이다.
이론에 구애되지 않고, 수불용성 고분자와 pH 약 5.0 이상에서 가용성인 고분자 간의 비율은 나노캡슐로부터 활성제의 방출을 제어하는데 결정적이다. 수불용성인 제1 고분자 및 수용성이거나 pH 5.0에서 수용성인 제2 고분자는, 물 또는 pH 5.0 이상의 수성 매질에 나노캡슐들이 노출된 후, 고분자들의 느린 용해를 허용하는 한편, 불용성 고분자의 전반적인 배열은 본질적으로 유지된다. 즉, "비불용성(non-insoluble)" 고분자의 느린 용해는 수불용성 고분자로부터 형성된 고분자 "골격(skeleton)"에 채널과 같은 경로(pathway)들을 형성하게 하며, 이를 통해 활성제가 나노캡슐을 빠져나갈 수 있다. 나노캡슐로부터 활성제의 제어 방출(control release)을 이용하기 위하여, 제1 고분자, 즉 수불용성 고분자와 소위 "비불용성" 고분자 간의 바람직한 비율은 pH 약 5.0 이상에서 가용성인 고분자를 위한 비율임이 관찰되었다(예컨대, 수비불용성(water non-insoluble) 고분자를 위한 75:25의 중량:중량 비율).
하나의 실시예에 따라서, 고분자 조합은 제1 그룹 또는 유드라지트 RL 또는 유드라지트 RS 또는 이들의 조합으로부터 선택된 고분자 그룹(불용성 고분자)과, 제2 고분자 또는 유드라지트 L100-55 및 히드록시프로필 메틸셀룰로오스 프탈레이트(phthalate)(HPMPC) 또는 이들의 조합으로부터 선택된 고분자 그룹(수용성 또는 pH 5.0 이상에서 가용성인 고분자)을 포함한다. 본 발명에 따른 고분자 조합의 특이적 선택은 약 25:75 내지 약 50:50의 중량/중량 비율로 유드라지트 RS와 유드라지트 L100-55를 포함한다.
복수의 나노캡슐들은 겔 형성 고분자 내에 수용된다.
본 원에서 사용된 바와 같이, "겔 형성 고분자(gel forming polymer)"란 용어는 젖었을 때, 팽창하거나 교질화되는 고분자 네트워크를 형성하는 친수성 고분자를 의미한다. 겔 형성 고분자들은 때로는 하이드로겔 형성 고분자로 언급되기도 한다. 겔 형성 고분자는 천연 단백질 또는 합성 고분자일 수 있다. 본 발명의 하나의 바람직한 실시예에 따라서, 겔 형성 고분자는 젖었을 때, "점착성(sticky)", 즉 내부에 포함된 젖은 미소구체 및 나노캡슐들이 장의 상피층(intestinal epithelium)에 들러붙는 점착성을 증강시킬 수 있는 고분자들이다.
본 원에서 사용된 바와 같이, "수용된(accommodated)"란 용어는 제2 보호층을 이용하여 활성제를 포함하는 복수의 나노캡슐들의 포장된 배열(packed arrangement)을 제공할 수 있도록 동봉(enclosing), 코팅, 내장(embedding), 포위(surrounding), 감금(confining), 포획(entrapping) 또는 그 밖의 다른 겔 형성 고분자(들)에 의하여 나노캡슐을 합체하는 방식을 의미한다.
천연 겔-형성 고분자들의 비제한적인 예들은 젤라틴 또는 콜라겐과 같은 단백질, 및 한천, 카라기닌(carageenan), 글루코만난(glucomannan), 스크레로글루칸(scleroglucan), 시조필란(schizophyllan), 젤란검(gellan gum), 알긴산, 커들란(curdlan), 펙틴(pectin), 히알루론산(hyaluronic acid), 또는 구아검(guar gum)과 같은 다당류(polysaccharides)를 포함한다.
합성 겔형성 중합체의 비제한적인 예들은, 폴리아크릴 산, 변형 셀룰로오스, 메틸셀룰로오스, 메틸프로필셀룰로오스, 카르복시메틸 셀룰로오스, 양이온화된 셀룰로오스; 히드록시프로필메틸셀룰로오스, 히드록시에틸셀룰로오스, 카르복시비닐 중합체, 폴리비닐피롤리돈, 폴리비닐아세탈디에틸아미노 아세테이트, 폴리비닐 알콜, 소듐 카르복시메틸셀룰로오스, 2 메틸 5 비닐피리딘, 카르보머 등을 포함한다.
본 발명의 하나의 측면은 위장관을 통한, 즉 경구 투여용 활성제의 전달 시스템으로서 미소구체의 이용과 관계가 있다. 본 발명의 이러한 측면에 따라 바람직한 실시예는 P-gp 유출 펌프의 기질인 활성제의 전달과 관계가 있다.
대안적으로, 미소구체는 주사에 의한 투여를 하도록 설계될 수 있다.
본 원에서 사용된 바와 같이 "P-gp 기질"이란 용어와 호환적으로 사용될 수 있는 "P-gp 유출 펌프의 기질"이란 용어는 P-gp 막결합 수송자(membrane bound transporter)를 통해 세포밖으로의 유출인, 능동 수송에 의하는 (치료, 성형 또는 진단 목적의) 임의의 활성 물질을 의미한다. P-gp는 P-gp는 소화관(gut) 그리고 또한 간, 신장, 혈액 두뇌 방벽 및 태반에서 전체 길이에 따라서 표현된다. 이러한 맥락에서, 본 발명은 상피 세포의 정점 막(apical membrane)에 위치하는 장의(instestinal) p-gp에 의하여 능동 수송에 의존하는 의약 물질과 관계가 있다. ATP의 가수분해에 의하여 생성된 에너지를 이용하여, P-gp는 농도 기울기에 대하여 각종 기질의 유출을 강제하고, 이에 의하여 세포내 농도 및, 활성 물질들의 경우, 경구 생체이용률을 감소시킨다.
따라서, 본 발명의 하나의 바람직한 실시예에 따라서, 활성제는, 경구 투여 후, 그 혈액 생체이용률이 P-gp 유출 기전(P-gp efflux mechanism) 결과로 감소되거나 억제되는 임의의 의약, 성형 또는 진단 물질이다. P-gp 기질은 그 용해도(solubility) 및 물질 대사의 수준에 따라 분류될 수 있다. 이러한 분류에 따른 비제한적 P-gp 기질의 목록은:
높은 용해도 및 광범위한 물질 대사: 아미트리프탈린, 콜히친, 덱사메타손, 딜티아젬, 에티닐 에스트라디올;
낮은 용해도 및 광범위한 물질 대사: 아토르바스타틴(atorvastatin),아지트로마이신(azithromycin), 카르바마제핀(carbamazepine), 사이클로스포린(cyclosporine), 글리부라이드(glyburide), 할로페리돌(haloperidol), 이트라코나졸(itraconazole), 타크로리무스(tacrolimus), 시로리무스(sirolimus), 리토나비르(ritonavir), 산퀴나비르(sanquinavir), 로바스타틴(lovastatin).
높은 용해도 및 빈약한 물질 대사: 아미로이드(amiloide), 아목시실린(amoxicillin), 클로로퀸(chloroquine), 시프로프록사신(ciprofloxacin), 디클록사실린(dicloxacillin), 에리트로마이신(erythromycin), 펙소페나딘(fexofenadine), 레보도파(levodopa), 미다졸람(midazolam), 모르핀, 니페디핀(nifedipine), 프리마퀸(primaquine), 프로마진(promazine), 프로메타진(promethazine), 퀴니딘(quinidine), 퀴닌(quinine); 및
낮은 용해도 및 빈약한 물질 대사 - 시프로프록사신(ciprofloxacin) 및 타리노롤(talinolol).
본 발명의 맥락에서, 비친수성 활성제는 친지성 또는 양친매성 화합물 또는 복합물, 또는 그러한 화합물을 포함하는 혼합물이다. 또한, 비친수성 활성제는 제제의 친지성을 증가시키기 위하여, 예컨대, 친지성 모이어티(moiety)의 부착에 의하여 변경된 친수성 화합물을 포함한다. 이러한 변경된 화합물들은 본 원에서 종종 "프로드러그(prodrug)"란 용어로 언급된다.
활성제는 유리산, 유리 염기 또는 염형태(salt form)일 수 있으며, 활성제의 혼합물들이 사용될 수도 있다.
하나의 실시예에 따라서, 활성제는 친지성 제제이다.
"친지성 제제(lipophilic agent)"란 용어는 log P (옥탄올/물) > 2.0-3.0이고 트리글리세라이드(TG) 용해도는, 예컨대, 콩기름 또는 이와 유사한 것에서의 용해도에 의하여 측정된 바와 같이, 10 mg/mL를 초과하는 임의의 화합물을 의미하기 위하여 본 원에서 사용된다. 이러한 정의는 log P > 6인 고친지성 약제뿐만 아니라 즉, 3.0 내지 6 사이의 log P를 갖는 중간 친지성 약제를 포함한다.
본 발명에 따른 나노캡슐에 포획되기에 적합할 수 있는 친지성 치료적 활성제에 대한 매질의 예들 다음을 포함한다:
진통제 및 항염증제(anlgesics and anti-inflammatory): 아록시프린(aloxiprin), 아우라노핀(auranofin), 아자프로파존(azapropazone), 베노릴레이트(benorylate), 디플루니살(diflunisal), 에토돌락(etodolac), 펜부펜(fenbufen), 페노프로펜 칼심(fenoprofen calcim), 플루르비프로펜(flurbiprofen), 이부프로펜(ibuprofen), 인도메타신(indomethacin), 케토프로펜(ketoprofen), 메클로페나믹산(meclofenamic acid), 메페나믹산(mefenamic acid), 나부메톤(nabumetone), 나프록센(naproxen), 옥시펜부타존(oxyphenbutazone), 페닐부타존(phenylbutazone), 피록시캄(piroxicam), 술린닥(sulindac).
구충제(Anthelmintics): 알벤다졸(albendazole), 베페니움 히드록시나프토에이트(bephenium hydroxynaphthoate), 캄벤다졸(cambendazole), 디클로로펜(dichlorophen), 이베르멕틴(ivermectin), 메벤다졸(mebendazole), 옥삼니퀸(oxamniquine), 옥스펜다졸(oxfendazole), 옥산텔 엠보네이트(oxantel embonate), 프라지쿠안텔(praziquantel), 피란텔 엠보네이트(pyrantel embonate), 티아벤다졸(thiabendazole).
항부정맥제(anti-arrhythmic agents): 아미오다론, 디소피라미드(disopyramide), 플렉카이나이드 아세테이트(flecainide acetate), 퀴니딘 황산염.
항균제(anti-bacterial agents): 베네타민(benethamine) 페니실린, 시녹사신(cinoxacin), 시프로프록사신, 클라리트로마이신(clarithromycin), 클로파지민(clofazimine), 클록사실린(cloxacillin), 디메클로사이클린(demeclocycline), 독시사이클린(doxycycline), 에리스로마이신, 에티오나미드(ethionamide), 이미ㅍ페넴(imipenem), 날리딕스산(nalidixic acid), 니트로푸란토인(nitrofurantoin), 리팜피신(rifampicin), 스피라마이신(spiramycin), 설파벤자마이드(sulphabenzamide), 설파독신(sulphadoxine), 설파메라진(sulphamerazine), 설파세타마이드(sulphacetamide), 설파디아진(sulphadiazine), 설파푸라졸(sulphafurazole), 설파메톡사졸(sulphamethoxazole), 설파피리딘(sulphapyridine), 테트라사이클린(tetracycline), 트리메토프림(trimethoprim).
항응혈제(anti-coagulants): 디쿠마롤(dicoumarol), 디피리다몰(dipyridamole), 니쿠마론(nicoumalone), 페닌디온(phenindione).
항울제(anti-depressants): 아목사핀(amoxapine), 마프로틸린(maprotiline), 미안세린(mianserin), 노르트립틸린(nortriptyline), 트라조돈(trazodone), 트리미프라민 말레에이트(trimipramine maleate).
항당뇨제(anti-diabetics): 아세토헥사마이드(acetohexamide), 클로르프로파마이드(chlorpropamide), 클리벤클라라이드(glibenclaraide), 글리클라자이드(gliclazide), 글리피자이드(glipizide), 톨라자마이드(tolazamide), 톨부타마이드(tolbutamide).
항간질제(Anti-epileptics): 베클라마이드(beclamide), 카바마제핀(carbamazepine), 클로나제팜(clonazepam), 에토토인(ethotoin), 메토인(methoin), 메트석시마이드(methsuximide), 메틸페노바르비톤(methylphenobarbitone), 옥스카르바제핀(oxcarbazepine), 파라메타디온(paramethadione), 페나세마이드(phenacemide), 페노바르비톤, 페닐로인(phenyloin), 펜석시마이드(phensuximide), 프리미돈(primidone), 술티아메(sulthiame), 발프로산(valproic acid).
항진균제(anti-fungal agent): 암포테리신, 부토코나졸 질산염(butoconazole nitrate), 클로트리마졸(clotrimazole), 데코나졸 질산염(econazole nitrate), 플루코나졸(fluconazole), 플루시토신(flucytosine), 그리세오풀빈(griseofulvin), 이트라코나졸, 케토코나졸, 미코나졸(miconazole), 나타마이신(natamycin), 니스타틴(nystatin), 술코나졸 질산염(sulconazole nitrate), 테르비나핀(terbinafine), 테르코나졸(terconazole), 티오코나졸(tioconazole), 운데세노익산(undecenoic acid).
항통풍제(anti-gout agents): 알로푸리놀(allopurinol), 프로베네시드(probenecid), 설핀-피라존(sulphin-pyrazone).
항고혈압제: 암로디핀(amlodipine), 베니디핀(benidipine), 다로디핀(darodipine), 딜리타젬(dilitazem), 디아족사이드(diazoxide), 페로디핀(felodipine), 구안벤즈 아세테이트(guanabenz acetate), 이스라디핀(isradipine), 미녹시딜(minoxidil), 니카르디핀(nicardipine), 니페디핀(nifedipine), 니모디핀(nimodipine), 페녹시벤자민(phenoxybenzamine), 프라조신(prazosin), 레서핀(reserpine), 테라조신(terazosin).
항말라리아제(anti-malarials): 아모디아퀸(amodiaquine), 클로로퀸, 클로르프로구아닐(chlorproguanil), 할로판트린(halofantrine), 메플로퀸(mefloquine), 프로구아닐(proguanil), 피리메타민(pyrimethamine), 퀴닌 황산염.
항편두통제(anti-migraine agents): 디하이드로에르고타민 메실레이트(dihydroergotamine mesylate),에르고타민 타르타르산염(ergotamine tartrate), 메티세르자이드 말레산염(methysergide maleate), 피조티펜 말레산염(pizotifen maleate), 수마트립탄 숙신산염(sumatriptan succinate).
항무스카린제(anti-muscarinic agent): 아트로핀(atropine), 벤젝솔(benzhexol), 비페리덴(biperiden), 에토프로파진(ethopropazine), 히오시아민(hyoscyamine), 메펜졸레이트 브로마이드(mepenzolate bromide), 옥시펜실시민(oxyphencylcimine), 트로피카마이드(tropicamide).
항종양제 및 면역억제제: 아미노글루테티마이드(aminoglutethimide), 암사크린(amsacrine), 아자티오프린(azathioprine), 부설판(busulphan), 클로람부실(chlorambucil), 시클로스포린(cyclosporin), 다카르바진(dacarbazine), 에스트라무스틴(estramustine), 에토포사이드(etoposide), 로무스틴(lomustine), 멜파란(melphalan), 메르캅토푸린(mercaptopurine), 메토트렉세이트(methotrexate), 미토마이신(mitomycin), 마토테인(mitotane), 미토잔트론(mitozantrone), 프로카르바진(procarbazine), 구연산 타목시펜(tamoxifen citrate), 테스토락톤(testolactone).
타크로리무스(tacrolimus), 시로리무스(sirolimus)
항프로타조알제(anti-protazoal): 벤즈니다졸(benznidazole), 클리오퀴놀(clioquinol), 데코퀴네이트(decoquinate), 디이오도히드록시퀴놀린(diiodohydroxyquinoline), 딜록사나이드 푸로에이트(diloxanide furoate), 디니톨마이드(dinitolmide), 푸르졸리돈(furzolidone), 메트로니다졸(metronidazole), 니모라졸(nimorazole), 니트로푸라존, 오르니다졸(ornidazole), 티니다졸(tinidazole).
항갑상선제(Anti-thyroid): 카르비마졸(carbimazole), 프로필티오우라실(propylthiouracil).
불안완화제(Alixiolytic), 진정제(sedative), 최면제(hypnotics) 및 신경이완제(neuroleptics): 알프라졸람(alprazolam), 아미로바르비톤(amylobarbitone), 바르비톤(barbitone), 벤타제팜(bentazepam), 브로마제팜(bromazepam), 브롬페리돌(bromperidol), 브로티졸람(brotizolam), 부토바르비톤(butobarbitone), 카르브로말(carbromal), 클로르디아제폭사이드(chlordiazepoxide), 클로르메티아졸(chlormethiazole), 클로르프로마진(chlorpromazine), 클로바젬(clobazam), 클로티아제팜(clotiazepam), 클로자핀(clozapine), 디아제팜(diazepam), 드로페리돌(droperidol), 에티나메이트(ethinamate), 플루나니손(flunanisone), 플루니트라제팜(flunitrazepam), 플루오프로마진(fluopromazine), 플루펜틱솔 데카노에이트(flupenthixol decanoate), 플루페나진 데카노에이트(fluphenazine decanoate), 플루제팜(flurazepam), 발로페리돌(baloperidol), 로라제팜(lorazepam), 로르메타제팜(lormetazepam), 메다제팜(medazepam), 메프로바메이트(meprobamate), 메타쿠알론(methaqualone), 미다졸람(midazolam), 니트라제팜(nitrazepam), 옥사제팜(oxazepam), 펜토바르비톤(pentobarbitone), 페르펜나진 피모자이드(perphenazine pimozide), 프로클로르페라진(prochlorperazine), 설피라이드(sulpiride), 테마제팜(temazepam), 티오리다진(thioridazine), 트리아졸람(triazolam), 조피크론(zopiclone).
베타 차단제(beta-blockers): 아세부톨롤(acebutolol), 알프레놀롤(alprenolol), 아테놀롤(atenolol), 라베탈롤(labetalol), 메토프롤롤(metoprolol), 나돌롤(nadolol), 옥스프레놀롤(oxprenolol), 핀돌롤(pindolol), 프로프라놀롤(propranolol).
심장 근육 수축성 제제(cardiac inotropic agent): 암리논(amrinone), 디지톡신(digitoxin), 디곡신(digoxin), 에녹시몬(enoximone), 라나토사이드 C(lanatoside C), 메디곡신(medigoxin).
코르티코스테로이드(corticosteroids): 베클로메타손(beclomethasone), 베타메타손(betamethasone), 부데소나이드(budesonide), 코르티손 아세테이트, 데속시메타손(desoxymethasone), 덱사메타손, 플루드로코르티손 아세테이트(fludrocortisone acetate), 플루니솔라이드(flunisolide), 플루코르톨론(flucortolone), 플루티카손 프로피오네이트(fluticasone propionate), 하이드로코르티손, 메틸프레드니솔론(methylprednisolone), 프레드니솔론, 프레드니손(prednisone), 트리암시놀론(triamcinolone).
이뇨제(Diuretics): 아세타졸라마이드(acetazolamide), 아밀로라이드, 벤드로플루아자이드(bendrofluazide), 부메타나이드(bumetanide), 클로로타이아자이드(chlorothiazide), 클로르탈리돈(chlorthalidone), 에타크린 산(ethacrynic acid), 플루세마이드(frusemide), 메톨라존(metolazone), 스피로노락톤(spironolactone), 틀리암테린(triamterene).
항파킨슨제(Antiparkinsonian agent): 브로모크립틴 메실레이트(bromocriptine mesylate), 리수라이드 말레에이트(lysuride maleate).
위장 제제: 비사코딜(bisacodyl), 시메티딘(cimetidine), 시사프라이드(cisapride), 디페녹실레이트(diphenoxylate), 돔페리돈(domperidone), 파모티딘(famotidine), 로페라마이드(loperamide), 메살라진(mesalazine), 니자티딘(nizatidine), 오메프라졸(omeprazole), 온단세트론(ondansetron), 라니티딘(ranitidine), 설파살라진(sulphasalazine).
히스타민 H, - 수용체 길항근: 아크리바스틴(acrivastine), 아스테미졸(astemizole), 신나리진(cinnarizine), 사이클리진(cyclizine), 사이프로헵타딘(cyproheptadine), 디멘하디드리네이트(dimenhydrinate), 플루나리진(flunarizine), 로라타딘(loratadine), 메클로진(meclozine), 옥사토마이드(oxatomide), 테르페나딘(terfenadine).
지질 조절제(lipid regulating agent): 베자피브레이트(bezafibrate), 클로피브레이트(clofibrate), 페노피브레이트(fenofibrate), 젬피브로질(gemfibrozil), 프로부콜(probucol).
질산염 및 다른 항협심증제(nitrates and other anti-anginal agents): 질산아밀, 글리세릴 트리니트레이트(glyceryl trinitrate), 이소소르바이드 디니트레이트(isosorbide dinitrate), 이소소르바이드 모노니트레이트, 펜타에리트리톨 테트라니트레이트(pentaerythritol tetranitrate).
영양제: 베타카로틴, 비타민 A, 비타민 B2, 비타민 D, 비타민 E, 비타민 K.
HIV 프로테아제 억제제(HIV protease inhibitor): 넬피아비르(Nelfinavir),
아편성 진통제(Opioid analgesics): 코데인(codeine), 덱스트로프로파이옥시핀(dextropropyoxyphene), 디아몰핀(diamorphine), 다하이드로코데인(dihydrocodeine), 멥타지놀(meptazinol), 메타돈, 모르핀, 날부핀(nalbuphine), 펜타조신(pentazocine).
성 호르몬: 구연산 클로미핀(clomiphene nitrate), 다나졸, 에티닐 에스트라디올, 메드록시프로게스테론 아세테이트(medroxyprogesterone acetate), 메스트라놀(mestranol), 메틸테스토스테론(methyltestosterone), 노르에티스테론(norethisterone), 노르게스트렐(norgestrel), 에스트라디올, 복합 에스트로겐(conjugated oestrogens), 프로게스테론, 스타노졸롤(stanozolol), 스티베스트롤(stibestrol), 테스토스테론, 티볼론(tibolone).
흥분제(stimulants): 암페타인, 덱스암페타민(dexamphetamine), 덱스펜플루라민(dexfenfluramine), 펜플루라민(fenfluramine), 마진돌(mazindol).
이에 제한됨이 없이, 본 발명에 따른 바람직한 약제는 tacrolimus, sirolimus halofantrine, ritonavir, loprinavir, amprenavir, saquinavir, calcitrol, dronabinol, isotretinoin, tretinoin, 리스페리돈 베이스(risperidone base), 발프로익산(valproic acid)를 포함하는 한편, 바람직한 프로드러그(pro-drugs)는 덱사메타손 팔미틴산염, 파크리탁셀(paclitaxel) 팔미틴산염, 도세탁셀(docetaxel) 팔미틴산염을 포함한다.
본 발명의 전달 시스템에 합체될 수 있는 친지성 약제의 몇몇 비제한적인 예들과 이들의 의학적 적용예들이 Robert G. Strickley [Strickley R.G.Pharmaceutical Research, 21(2):201-230; (2004)]와 Kopparam Manjunath외[Manjunath K. et al., Journal of Controlled Release 107:215-228; (2005)]에 의하여 기술된 바이다.
다른 실시예에 따라서, 활성제는 양친매성 제제이다. "양친매성 제제(amphipathic agent)"란 용어는 1.5 내지 2.5 사이의 log P이고 트리글리세라이드(TG) 용해도는, 예컨대, 콩기름 또는 이와 유사한 것에서의 용해도에 의하여 측정된 바와 같이, 10 mg/mL를 초과하는 임의의 화합물을 의미하기 위하여 본 원에서 사용된다. 본 발명의 시스템에 의하여 전달될 수 있는 양친매성 활성제의 예들은, 이에 제한됨이 없이, 피소스티그민 살리실레이트(pysostigmine salicylate), 클로르프로마진(chlorpromazine), 플루페나진(fluphenazine), 트리플루오페라진(trifluoperazine), 및 리도카인, 부피바카인(bupivacaine), 암포테리신 B, 에토포사이드(etoposide), 테니포사이드(teniposide) 및 클로트리마졸(clotrimazole) 및 이타코나졸(itaconazole)과 같은 항진균성 에키노칸딘(echinocandins) 및 아졸(azoles)를 포함한다.
본 발명에 따른 나노캡슐에 포획되기에 적당한 치료목적의 친수성 활성제의 다른 예들은, 이에 제한되는 아니나, 클로자핀(clozapine)을 포함한다. 클로자핀은 치료저항성 정신분열증(resistant schizophrenia)의 치료에 적용되는 효과적인 비정형 정신병치료제(atypical antipsychotic drug)이다. 클로자핀은 27%의 생체이용률로 신속하게 경구 흡수된다. 클로자핀은 간 미소체 효소(CYP1A2 및 CYP3A4)에 의하여 광범위하게 대사되고 N-디메틸 및 N-옥사이드 대사산물을 형성한다. 따라서, 클로자핀은 본 발명의 시스템에 의한 전달을 위한 훌륭한 후보물질이다.
또한, 본 발명은 본 발명에 따라서 복수의 나노캡슐을 수용하는 미소구체를 준비하는 방법을 제공하며, 상기 방법은:
(a) 오일, 수혼화성(water miscible) 유기 용제, 상기 용제에 용해된 비친수성 활성제 및 오일 코어를 코팅하기 위한 고분자 또는 고분자들의 조합들을 포함하는 유기상(organic phase)를 제공하는 단계;
(b) 유중수 에멀전을 얻기 위하여 상기 유기상에 물을 천천히 첨가하는 단계;
(c) 상기 에멀전의 상역전(phase inversion)을 유도하기 위하여 유중수 에멀전에, 바람직하게는 드랍방식(drop wise)으로, 물을 계속적으로 첨가하여, 수중유(o/w) 에멀전을 얻는 단계;
(d) 상기 o/w 에멀전을 겔 형성 고분자 또는 겔 형성 고분자들의 조합과 혼합하는 단계;
(e) 복수의 나노캡슐을 수용하는 미소구체들을 얻기 위하여 상기 유기 용제 및 물을 제거하는 단계를 포함한다. 상기 나노캡슐들은 활성제가 용해되거나 분산되는 오일 코어를 포함하고, 이러한 오일 코어는 고분자 껍질에 의하여 밀봉됨을 주지하여야 한다. 복수의 껍질로 코팅된 오일 코어는 겔 형성 고분자에 수용되어, 활성제와 겔 형성 고분자는 서로 직접 접촉하지 않도록 한다.
본 발명의 방법에 사용되는 유기 용제는 물의 비등점에 가깝거나 이보다 낮은 비등점을 갖는 물과 혼합할 수 있는 임의의 유기 용제일 수 있다. 이러한 유기 용제들의 비제한적인 목록은 에탄올, 메탄올, 아세톤, 에틸 아세테이트, 이소프로판올(isopropanol)(bp 108℃, 그럼에도 본 발명의 맥락에서 휘발성으로 간주됨)을포함한다.
오일과 유기 용제의 조합을 이용하는 것은 사실상 본질적으로 비친수성인 다양한 제제들의 나노캡슐 내에 캡슐화하는 것을 가능하게 한다. 또한, 오일 코어는 하나 이상의 비친수성 부형제들(excipients)(예컨대, 친지성 부형제들)을 포함할 수 있다. 이 때문에, 본 발명의 방법은 유기상에 하나 이상의 부형제들의 첨가를 포함할 수도 있다. 부형제는 바람직하게는 유기상에서 적어도 1 %의 용해도를 갖는 임의의 부형제이다. 하나의 예에 따라서, 부형제는 라브라필(labrafil) M 1944 CS, 폴리소르베이트(polysorbate) 80, 폴리소르베이트 20과 같은 친지성 계면활성제이다.
유기상을 포함하는 오일에, 물이 본질적으로 드랍방식으로 천천히 첨가된다. 처음에, 수중유 에멀전이 형성되며, 즉, 물방울들이 유기상에 분산된다. 그러나 매질에 연속적으로 천천히 물을 첨가하는 것은 결국 역현상(inverse phenomenon)을 야기하여, 연속 및 비연속(non-continuous)이 전환되어 고분자 코팅으로 코팅된 유적들이 물속에서 분산된다.
"에멀전(emulsion)"이란 용어는 적어도 2개의 액상(liquid phase)을 갖는 시스템을 나타내기 위하여 본 원에서 사용되며, 여기서 하나의 액상은 다른 액상에서 분산된다. 분산된 상은 내부상(inner phase), 불연속상(discontinuous phase), 인코히어런트 상(incoherent phase)으로 언급되기도 하며, 한편 외부상(outer phase)은 코히어런트 또는 연속상으로 언급될 수 있다. 에멀전들은 2 이상의 상을 포함할 수 있다. 예를 들어, 3개의 액상(즉, 트리플 에멀전), 또는 2개의 액상 및 1개의 고상(solid phase)으로 구성될 수 있다. 외부상이 액상인 점은 모든 에멀전에 공통된다. 액상 또는 고상과 같은 제3 상이 존재하면, 이는 외부상에 분산된 분산상(dispersed phase)에 분산된다. 에멀전화 제제는 존재하거나 존재하지 않을 수도 있다.
서로 다른 형태의 에멀전들은 외부상을 형성하는 액체 형태 대 분산상을 형성하는 액체 형태를 언급함으로써 정의될 수 있다. 여기에 덧붙여, 유상(oil phase)이 수상(water phase)에서 분산되는 경우, 에멀전은 "수중유 에멀전" 또는 "보통 에멀전"이 된다. 그러나, "역(inverse) 또는 유중수(w/o) 에멀전"을 형성하는 것도 가능하다. 역 에멀전에서, 수적은 오일의 연속상 내에 분산된다.
나노캡슐을 형성하는 경우, 최초 유중수 에멀전이 형성되고 그런 다음 이러한 w/o 에멀전은 유상/유기상에 물을 첨가함으로써 o/w 에멀전으로 전환된다. 이론에 구애되지 않고, 결과적으로 시스템에서 고분자들은 모든 내부 유적을 포획하고 이들을 연속적인 수성상으로부터 분리하는 유수계면(oil water interface)에 놓이게 된다고 믿어진다. 이후, 결과로써 생성된 코팅 고분자(들)로 코팅된 유적을 포함하는 에멀전은 겔 형성 고분자 용액과 혼합된다. 수중유 에멀전이 형성되고 겔 형성 고분자가 첨가되면, 용매(또는 용매의 혼합물) 및 물은 본질적으로 제거된다.
가열 및 용매 증발법(heating and solvent evaporation), 동결건조(lyophilization)에 앞선 휘발성 용매 증발법(volatile solvent evaporation) 등을 포함하는 기술 분야에서 숙련된 자들에게 알려진 바와 같이, 에멀전으로부터 용매(또는 용매 조합)을 제거하는데 유용한 몇가지 기법들이 있다. 본 발명에 따라서, 활성제가 열에 민감하지 않다면, 용매는 바람직하게는 분무 건조법에 의하여 제거된다. 활성제가 열에 민감한 경우, 당해 기술분야에서 숙련된 자들에 의하여 알려지고 이해된 바와 같이, 에멀전으로부터 용매를 제거하는 다른 방법들이 사용될 수 있다.
분무 건조는 1930년대에 개발된 기계적 마이크로캡슐화 방법(mechanical microencapsulation method)이다. 따라서, 에멀전이 회전하는 디스크를 통하여 슬러리(slurry)를 분무건조기의 가열된 구획 내로 펌핑함으로써 스프레이형태의 액적으로 분무된다. 여기서, 에멀전 내의 물뿐만 아니라 용매도 증발되어 건성의 미소구체들을 얻는다.
결과로 생긴 건성의 미소구체들은 원하는 바대로 적용하여 제형화될 수 있다. 이러한 마이크로캡슐화된 물질에 대하여 거의 무한한 적용예들이 있다. 그 증에서도 특히 활성제에 기초하여, 미소구체들은 농업, 제약, 식료품, 화장품 및 향수, 직물, 제지, 페인트, 코팅 및 접착제, 인쇄 응용, 및 그 밖의 다른 많은 산업에서 응용이 가능하다.
바람직한 실시예에 따라서, 미소구체들은 의약, 화장품 또는 진단에 있어서 유용하다.
더욱 바람직하게는, 건성 미소구체들은, 바람직하게는 경구 투여를 위한 제약 성분으로서 제형화된다. 이를 위해, 건성 미소구체들은 장용 캡슐(enteric capsule)과 같은 장용 수송수단(enteric vehicle)에 포함될 수 있다. 장용 캡슐의 비제한적인 예들은 당해 기술분야에서 알려진 바와 같은 연질 또는 경질의 장용 코팅(entero-coated) 캡슐을 포함한다.
건성 미소구체들이 이러한 장용 수송수단을 이용함으로써 위액(gastric fluids)로부터 보호되는 경우, (나노캡슐 속의) 유적들은 pH 5.0 이상에서 가용성인 고분자로 코팅될 필요가 없음을 주지할 것이다. 즉, 수용성 고분자와 수불용성 고분자의 조합이 적용가능하다.
다른 한편으로, pH 5.0 이상에서만 가용성인 고분자를 포함하는 고분자들의 혼합물을 이용하여, 주머니(sachet) 형태와 같은 다른 전달 형태의 미소구체가 가능하다.
이와 같이, 특이적 형태의 제형에 기초하여, 제약사 또는 그 밖의 다른 제형 제조자들은 본 발명에 따라서 사용될 수 있는 고분자들의 특이적 조합을 결정할 수 있음을 이해할 것이다.
경구 전달을 위하여, 정제(tablet), 알약(pill), 파우더, 마름모꼴 정제(lozenges), 사켓(sachets), 캡슐(cachets), 엘릭시르(elixirs), 서스펜션(suspensions), 에어로졸(aerosols)(고체로서 또는 액체 매질에서), 및 다른 전달 형태들뿐만 아니라 멸균 포장 파우더들이 이용될 수 있다.
본 발명의 미소구체들은 상업제품 또는 에멀전 제형(결과부에서 오일로 명명됨)에 비교하여 예시되는 활성제의 고양된 혈액수치를 제공하는 것으로 나타났다.
하나의 실시예에 따라서, 본 발명의 마이크로캡슐들은 활성제의 제어 방출을 제공한다. 본 원에서 사용된 바와 같이, "제어 방출(controlled release)"은 즉각적인 방출(immediate release)이 아닌 방출 형태를 의미한다. 예를 들어, 제어 방출은 변형, 확장, 지속, 지연, 연장, 또는 일정한(즉, 0차(zeor-order)) 방출로 계획될 수 있다. 이론적으로, 가장 유용한 방출 추이(profile) 중 하나는 소정 시간에 걸친 일정한 방출(constant release)이다. 제제의 제어 방출은 액적에 적용된 코팅에 의하여 얻어지고, 활성제의 방출 추이는 껍질을 형성하는 고분자의 조성에서의 변화에 의하여 그려질 수 있는 것으로 생각된다. 비율-조절(rate-controlling) 고분자 코팅은 당해 기술분야에서 알려진 코어 액적(core droplet)에 복수의 고분자 혼합물 코팅을 적용함으로써 형성될 수 있다.
본 발명의 방법에 의하여, 미소구체들은 활성제와 겔 형성 고분자(겔 형성 고분자의 혼합물일 수 있음)가 서로 직접적인 접촉을 하지 않도록 형성됨을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 방법은 껍질 형성 고분자들의 여분이 겔 형성 고분자와 혼합(즉, 나노캡슐들을 코팅하는 미소구체 부분을 형성)되는 것을 허용함을 주의할 것이다. 따라서, 최종 제품이 수성 환경과 접촉시, 겔 형성 고분자와 혼합된 여분의 수용성 고분자(들) 또는 pH 5.0 이상에서 가용성인 고분자(들)이 용해되는 동안, 겔 형성 고분자는 젤리처럼 되고 팽창한다. 이론에 구애되지 않고, 미소구체 구조에서 (나노캡슐의 벽체 형성에 사용된) 이러한 겔 형성 고분자와 다른 여분의 고분자 간의 조합에 의하여, 활성제를 포함하는 완전한(intact) 나노 캡슐들이 미소구체(가정하건대, 가용성 고분자들의 용해의 결과로서 미소구체에 형성된 갭(gap)을 통하여)로부터 방출되고 자유 형태(free form)로 약제로부터가 아닌 것으로 기대된다. 또다시, 이론에 구애됨이 없이, 자유 형태로 약제로부터가 아닌 겔로부터의 나노캡슐의 방출은 P-gp 유출로부터 제제의 이탈을 허용하고, 이에 의하여 림프관에 의하여 흡수될 것으로 기대된다.
또한, 본 발명은 환자의 신체(human subject's body)에서 활성제의 생체이용률을 증가시키는 방법을 제공하며, 상기 방법은 환자에게 본 발명의 미소구체들을 제공하는 단계를 포함한다. 본 원에 제공된 결과들은 본 발명에 따라서 미소구체들을 사용함으로써, 혈액 내에서 시험된 활성제들의 생체이용률이 사용된 조절 약제에 관하여 적어도 1.3 배(factor), 바람직하게는 2 배, 더욱 바람직하게는 3 배만큼 증가할 수 있음을 보여준다(예컨대, 도 12 참조).
또한, 본 발명은 치료를 위하여 환자의 혈관계 내에 효과적인 양의 활성제를 필요로 하는 환자의 병리학적 상태를 치료하는 방법을 제공하며, 상기 방법은 상기 환자에게 본 발명의 미소구체를 제공하는 단계를 포함한다.
본 원에서 사용된 "병리학적 상태(pathological condition)"란 용어는 환자의 건강을 개선하기 위하여, 위에서 열거된 바와 같은 약제, 프로드러그 또는 진단 시약인 활성제의 전달을 필요로 하는 임의의 상태를 의미한다. 활성제가 이에 국한되지는 않으나, 친지성 제제 또는 양친매성 제제 또는 활성제의 임의의 친지성/양친매성 유도체와 같은 비친수성 실체인 경우, 본 발명에 따른 상기 활성제의 전달은 바람직하게는 림프관 수송에 의한다. 비제한적 상태 목록은, 당해 기술분야에서 알려진 바와 같이, 특히, 염증 및 자가 면역 장애, 기생(예컨대, 말라리아), 세균성, 바이러스성 또는 진균성 감염, 심장 장애(예컨대, 부정맥), 응고 장애, 우울증, 당뇨병, 간질, 편두통, 암, 면역 장애, 호르몬 장애, 정신병적 조건, 위장관 장애, 영양 장애, 및 많은 다른 것들을 포함한다.
제약학적 조성 및 그 단위 투약 형태에서 활성제의 효과적인 양은 특정한 적용예, 방식 또는 도입(manner and introduction), 특정한 활성제의 효능, 제제의 나노캡슐로의 로딩(loading), 및 원하는 농도에 의존하여 광범위하게 변화되고 조절될 수 있다. 효과적인 양은 일반적으로 적절하게 계획된 임상 실험(투여량 범위 연구(dose range studies))에 의하여 결정되고, 당해 기술분야에서 숙련된 자는 상기 효율적인 양을 결정하기 위하여 그러한 실험을 적절하게 수행하는 법을 알 것이다. 일반적으로 알려진 바와 같이, 효과적인 양은 활성제의 소수성 및 관련된 경우 친지성/양친매성, 나노캡슐(유적의 코팅) 및/또는 외부 겔 형성 외피를 형성하는 고분자들의 선택, 나노캡슐로부터 방출된 후 신체 내 활성제의 분포 추이, 신체 내에서의 반감기와 같은 다양한 약리학적 변수들, 만약 있다면, 원치않는 부작용, 연령 및 성(gender)과 같은 인자들 등 다양한 인자들에 의존한다.
"단위 투약 형태(unit dosage forms)"란 용어는 인간 대상 및 다른 포유동물을 위한 단일 투여량으로 적당한 물리적으로 구분한 단위를 말하며, 각각의 단위는, 적당한 약제학적 부형제와 함께, 바람직한 치료 효과를 내기 위하여 계산된 소정량의 활성제를 포함한다. 치료학적 활성제의 농도는 다양할 수 있다.
본 발명의 성분은 1일 1회 투여량, 1일 수회, 수일 1회 등으로 연장된 기간에 걸쳐 투여될 수 있다. 치료 기간은 일반적으로 질병의 진행과정의 길이와 특이적 미소구체의 유효성(effectiveness)(예컨대, 림프계를 통한 효과적 전달, 활성제의 유효성 등) 및 치료받는 환자의 종류에 비례하는 길이를 갖는다.
이해된 바와 같이, 본 발명이 미소구체 및 이들의 제조를 위한 방법들을 참조하여 이하에서 상세히 기술되는 한편, 미소구체를 포함하는 제약학적 성분 및 이들을 이용하는 치료학적 방법들뿐만 아니라 미소구체들을 이용하는 그 밖의 다른 방법들이 본 발명의 범위 내에 포함됨을 이해할 것이다.
본 명세서 및 청구항에서 사용된 바와 같이, "a", "an" 및 "the"는 문맥상 명확히 달리 언급하지 않는 한 단수뿐만 아니라 복수의 참조를 포함한다. 예를 들어, "고분자(a polymer)"란 용어는 하나 이상의 고분자를 포함하며, "오일(oil)" 이란 용어는 하나 이상의 오일들을 포함한다.
또한, 본 원에서 사용된 바와 같이, "포함하는(comprising)"이란 용어는 미소구체들이 인용된 요소들을 포함하는 것이지 그 밖의 다른 요소들을 배제하고자 하는 의도로 사용된 것이 아니다. "본질적으로 ~로 구성된(consisting essentially of)"는 인용된 요소들을 포함하나 환자의 신체 내에 친지성 제제의 생체이용률에 본질적인 중요성을 가질 수 있는 그 밖의 다른 요소들을 배제하는 미소구체들을 정의하는데 이용된다. 예를 들어, 수용성 고분자(pH 독립성)에 의하여 코팅된 유적들로 본질적으로 구성된 미소구체들은 단지 사소한 양의, 장성 고분자(enteric polymers)와 같은, 용해도에 관하여 pH 의존적인 고분자만을 포함하거나 포함하지 않을 것이다. 따라서, "~로 구성된(consisting of)"는 미량 요소(trace element) 이상의 다른 요소들을 배제하는 의미이다. 이러한 각각의 변천어(transition term)들에 의하여 정의되는 실시예들은 본 발명의 범위에 포함된다.
또한, 예컨대, 미소구체들을 구성하는 요소들의 양 또는 범위를 언급하는 경우, 비록 항상 모든 수적 지시 앞에 "약(about)"이란 용어가 선행되는 것으로 명확하게 언급하는 것은 아니더라도, 모든 수치들은 (+) 또는 (-) 20 %까지 변화하고, 때로는 기술된 값으로부터 10 %까지 변화한다.
본 발명을 이해하고 실제로 수행되는 방법을 이해하기 위하여, 첨부된 도면들을 참조하여, 비제한적 예시를 통하여, 바람직한 실시예가 이하에서 기술될 것이 다.
도 1A-1B는 히드록시프로필메틸셀룰로오스 용액을 추가하기 이전의 나노캡슐 제형 No. 29의 TEM 현미경 사진이다. 수용액에 대한 아세톤 용액의 부피 비율은 100:75이다. 막대는 lOO nm의 크기를 나타낸다. 도 1B는 도 1A의 확대도이다.
도 2A-2B는 히드록시프로필메틸셀룰로오스 용액을 가진 나노캡슐 제형 No. 29의 TEM 현미경 사진이다. 수용액에 대한 아세톤 용액의 부피 비율은 100:275이다. 막대는 (도 2A)에서 1000 nm와 (도 2B)에서 100 nm를 나타낸다.
도 3A-3B는 히드록시프로필메틸셀룰로오스 용액이 없는 나노캡슐 제형 No. 30의 TEM 현미경 사진이다. 수용액에 대한 아세톤 용액의 부피 비율은 100:75이다. 막대는 1000 nm를 나타내며, 여기서 도 3B는 도 3 A의 확대도이다.
도 4는 제형 No. 29의 분무 건조 전 입자 크기의 분포를 보여준다.
도 5A-5B는 히드록시프로필메틸셀룰로오스 용액을 추가하기 전의 나노캡슐 제형 No. 29의 SEM 현미경 사진이다(막대는 도 5A에서 lO.O㎛; 도 5B에서 2.0㎛를 나타낸다).
도 6A-6B는 히드록시프로필메틸셀룰로오스 용액 따르는 분무 건조를 가진 나노캡슐 제형 No. 29의 SEM 현미경 사진이다(막대는 도 6A에서 20.0㎛; 도 6B에서 lO.O㎛를 나타낸다).
도 7A-7B는 히드록시프로필메틸셀룰로오스 용액의 첨가에 이어, 그리고 3 시간 용해 후의 나노캡슐 제형 No. 29의 SEM 현미경 사진이다(막대는 도 7A에서 20.0㎛; 도 7B에서 lO.O㎛를 나타낸다).
도 8A-8D는 히드록시프로필메틸셀룰로오스 용액의 첨가에 이어, 그리고 분무 건조 후의 나노캡슐 제형 No. 30의 SEM 현미경 사진이다(막대는 도 8A에서 50.0㎛; 도 8B에서 20.0㎛; 도 8C에서 lO.O㎛; 도 8D에서 5.0㎛ 를 나타낸다).
도 9A-9B는 히드록시프로필메틸셀룰로오스 용액의 첨가에 이어, 그리고 분무 건조와 3시간 용해 후 나노캡슐 제형 No. 30의 SEM 현미경 사진을 나타낸다(막대는 도 9A에서 lO.O㎛; 도 9B에서 5.0㎛를 나타낸다).
도 lO은 여러가지 유드라지트 브렌드 코팅(Eudragit blend coating)을 갖는 나노캡슐을 포함하는 메틸셀룰로오스 미소구체로부터의 DXPL 방출 추이를 보여주는 그래프이다.
도 11은 마이크로캡슐화 DXPL 로딩 유드라지트 나노캡슐 및 마이크로캡슐화 DXPL 로딩 수중유형 에멀전으로부터의 DXPL 방출 추이를 보여주는 그래프이다.
도 12는 쥐에게 서로 다른 제형의 P.O. 투여를 한 후의 타크로리무스 전신 혈액 농도(systemic blood concentration)를 보여주는 그래프이다(평균 ±SD, n=6).
도 13은 쥐에게 다른 제형의 P.O. 투여를 한 후의 타크로리무스 전신 혈액 농도를 보여주는 그래프이다(평균 ±SD, n=6).
도 14는 다양한 제형으로 0.7mg/kg 타크로리무스 투여량의 경구 흡수가 있은 후 타크로리무스 혈액 수치를 보여주는 그래프이다(Prograf® 캡슐 상품의 현탁액(Comm. Prod.), 에멀전(Emul.), 유드라지트가 아닌 히드록시프로필메틸셀룰로오스를 갖는 미소구체에 내장된 에멀전(Dry Emuls.), 히드록시프로필메틸셀룰로오스 가 아닌 유드라지트 나노캡슐과 분무 건조제로서 락토스를 갖는 경우(No Methocel)).
도 15는 2개의 동일한 제형 29의 배치(batch)를 쥐에게 P.O. 투여한 후의 타크로리무스 전신 혈액 농도, 배치 재현성 평가(batch reproducibility evaluation)를 보여주는 그래프이다(평균 ±SD, 배치 I에 있어서 n=6, 그리고 배치 II에 있어서 n=3).
도 16은 쥐에게 1회 160㎍/kg의 투여량으로 주사 앰플용 상업용 Prograf® 농축액을 정맥 투여를 한 후 타크로리무스 혈액 수치를 보여주는 그래프이다(평균 ±SD, n=5).
도 17은 쥐에게 있어 다양한 제형으로 0.7mg/kg의 타크로리무스 투여량의 경구 흡수 후 타크로리무스 혈액 수치를 도시하는 그래프이다(mean ±SD, n=3-6, p>0.05).
도 18은 표지(marker)로서 쿠마린-6(coumarin-6)로 로딩된, 제형 NO. 29의 경구 투여(oral gavage) 30분 후 쥐의 십이지장을 조직 절개(histological section)한 형광 현미경사진이다.
도 19A-19D는 유드라지트 L:RS(75:25) 나노캡슐 코팅 및 히드록시프로필메틸셀룰로오스 매트릭스 코팅으로 준비된 건조되거나(도 19A) 포화된(impregnated)(도 19B-19D) 빈(empty) 나노캡슐의 현미경사진이다.
도 20는 상업적 제형(Prograf) 또는 제형 No.29로 1mg의 타크로리무스 투여량을 미니 돼지에 경구 투여한 후의 타크로리무스 혈액 수치를 보여주는 그래프이 다(평균 ±SD, n=4).
예 1: 미소구체들 내에 수용된 나노캡슐들
재료 및 방법들
재료들
폴리 (에틸 아릴레이트, 메틸 메타크리레이트, trimethylammonioethyl 메타크리레이트 염화물) 1: 2: 0.2 (유드라지트 RL), 폴리 (에틸 아크릴, 메틸 메타크리레이트, trimethylammonioethyl 메타크리레이트 염화물) 1: 2: 0.1 (유드라지트 RS PO) 및 폴리 (메타크릴산 산, 에틸 아크릴) 1: 1(유드라지트 L 100-55)은 Rohm (Dramstadt, Gmbh, 독일)로부터 구입하였고, Hydroxypropyl 메틸셀룰로오스 phthalate (HPMCP 55 NF)은 Eastman (로체스터, 미국)으로부터 구입하였다. Hydroxypropyl 메틸셀룰로오스(Methocel E4M 프리미엄)는 Dow Chemical사(Midland, MI, 미국)로부터 구입하였고, 메틸셀룰로오스(Metolose 90SH 100,000)는 Shin Etsu (동경, 일본)으로부터 구입하였고, 아르간(Argan) 오일은 Alban-Muller(Vincenny, 프랑스)에서 구입하였고, Polyoxyethylated 올레산 글리세리드(Labrafil M 1944년 CS)는 Gattefosse(St. Priest, 프랑스)로부터 기증받았고, 덱사메타손 팔미틴산염(DXPL)은 2.1에서 기술된 바와 같이 합성되었고, 타크로리무스(모노하이드레이트로서)는 Concord Biotech Limited(Ahmedabad, 인도)로부터 구입하였고, Amphotericin B는 Alpharma(Lot N:A1960561)로부터 구입할 수 있다. 다른 화학물질 및 용매들은 분석용 시약 등급이며, 재증류수(double-distilled water)는 연구전반 에 사용되었다.
방법들
나노캡슐들의 조제
다양한 예비 제형들이 표 1 및 2에 기술된 바와 같이 조제되었다.
2개의 서로 다른 용매 첨가 접근법이 나노캡슐 조제를 위해 본 연구에 사용되었다. 첫번째 접근법은 오일/유기상을 물과 혼합할 수 있는 반극성 공동용매(cosolvent) 시스템(아세톤:에탄올; 19:1)으로 치환한 후 코팅 고분자의 계면 침착(interfacial deposition)을 이용하는 Fessi외[Fessi H,외. Nanocapsule formation by interfacial polymer deposition following solvent displacement. Int J Pharm 1989 55.-R1-R4(1989).]의 정립된 방법에 기초한다. 아세톤 용액은 오일상(oil phase), 친지성 계면활성제, 코팅 고분자(나노캡슐 표피 형성 고분자) 및 각각의 약제를 포함하는 아세톤 용액이 마침내 에멀전 안정화제(stabilizer)를 포함하는 수용액으로 섞여 들어간다. 수용액은 즉각적으로 나노캡슐의 형성의 결과로서 푸른빛의 유백광 효과(opalescence)로 우윳빛을 띠게 된다(표 1). 반면, 표 2에 나타난 나노캡슐 제형에서, 수상(water phase)이 천천히 아세톤:에탄올/유기 상에 첨가되어 연속적인 물의 첨가시 쌍극성(dipolar) 용매의 치환 이후 나노캡슐의 형성에 이르는 역 o/w 에멀전을 산출하는 w/o 마이크로에멀전을 먼저 형성하게 된다.
Fessi외의 방법에 따라서 계면 아세톤 치환 확산(interfacial acetone displacement diffusion)에 의해 준비된 나노캡슐 제형의 조성
유기상 조성 수성상
번호 아세톤: 에탄올 (19:1),ml 오일* ml 제1 고분자 g 제2 고분자 g 물 ml 메토셀 E4M g 비고
1 40 1 Eud.RL 0.90 HPMCP 0.10 150 1
2 40 1 Eud.RL 0.90 HPMCP 0.10 150 1
3 40 1 Eud.RL 0.90 HPMCP 0.10 150 0 형광
4 40 1 Eud.RL 0.90 HPMCP 0.10 150 0 형광
5 40 1 Eud.RL 0.90 - - 150 1
6 40 1 Eud.RL 0.95 HPMCP 0.05 150 1
7 100 0.6 Eud.RL 0.95 HPMCP 0.05 250 1
8 - 0.6 Eud.RL 0.95 HPMCP 0.05 250 1 100ml 에탄올
9 50 0.6 Eud.RL 0.95 HPMCP 0.05 250 1
10 50 0.6 Eud.RL 0.90 Eud. 0.10 250 1
11 100 0.6 Eud.RL 0.90 Eud. 0.10 250 1
12 100 0.6 Eud.RS 0.90 Eud. 0.10 250 0
13 100 0.6 Eud.RS 0.90 Eud. 0.10 200 1
14 100 0.6 Eud.RS 0.90 Eud. 0.10 200 1
15 100 0.6 Eud.RS 0.90 Eud. 0.10 200 0 락토오스
16 100 0.6 Eud.RS 0.25 Eud. 0.75 75 1
17 100 0.6 Eud.RS 0.50 Eud. 0.50 75 1
18 100 0.6 Eud.RS 0.75 Eud. 0.25 75 1
* 오일상은 아르간 오일:라브라필 M 1944 CS; 5:1 및 아르간 오일에 대하여 5%의 일정한 농도로 DXPL를 포함함.
에멀전상의 역전 후 용매 추출 과정을 이용하여 고분자 계면 나노침착에 의해 준비된 나노캡슐 제형들의 조성(수성상은 아세톤상에 부어짐)
수성상 유기상 조성
번호 물 ml 메토셀 E4M g 아세톤: 에탄올 (19:1),ml 오일* ml 제1 고분자 g 제2 고분자 g 비고
19 75 1 100 0.5 Eud.RS 0.90 Eud.L100-55 0.10
20 75 1 100 0.5 - - - -
21 75 0 100 0.5 - - - - 락토오스
22 75 0 100 0.5 Eud.RS 0.75 Eud.L100-55 0.25 락토오스
25 75 0 100 0.5 Eud.RS 0.25 Eud.L100-55 0.75
26 75 0 100 0.5 Eud.RS 0.25 Eud.L100-55 0.75 Eud.
27 75 0 100 0.5 Eud.RS 0.25 Eud.L100-55 0.75 Eud.
28 75 1 100 0.5 Eud.RS 0.25 Eud.L100-55 0.75
29 75 1 100 0.5 Eud.RS 0.25 Eud.L100-55 0.75
30 75 1 100 0.5 Eud.RS 0.75 Eud.L100-55 0.25
31 75 1 100 0.5 Eud.RS 0.25 Eud.L100-55 0.75
*오일상은 아르간 오일:라브라필 M 1944 CS; 5:1 및 아르간 오일 부피에 대하여 5%의 일정한 농도로 DXPL 또는 아르간 오일 부피에 대하여 4%의 일정한 농도로 타크로리무스를 포함함.
타크로리무스는 주의깊게 다루어야 될 필요가 있는 매우 고가이며 독성인 약제란 점을 잊지 말아야 한다. 그러므로, 생체외 방출 동역학적 실험(in vitro release kinetic experiment)의 평가를 위하여 특별히 모델 약제로 역할하는 친지성 약제인, 덱사메타손 팔리트산(DXPL)을 이용한 예비 실험을 수행하기로 결정하였다.
덱사메타손 팔미트산의 합성
덱사메타손(1 당량)이 프레쉴리 건조된(fleshly dried) 피리딘(덱사메타손 1g 당 2.5 ml의 피리딘)에 용해되었다. 결과로 생기는 용액은 염화메틸렌(dichloromethane)으로 희석되어 아이스 배스(ice bath)에서 4 ℃까지 냉각되었다(용액 A). 팔미토일 클로라이드(Palmitoyl chloride)(1.2 당량, Aldrich)는 염화메틸렌(팔미토일 클로라이드 1g 당 15 ml 염화메틸렌)에 용해되어 0℃로 냉각되었다(용액 B). 용액 B는 균압 깔때기(pressure-equalizing funnel)로 이동되고 드랍방식(dropwise)으로 강하게 휘저은 냉각된 용액 A에 첨가된다. 첨가가 끝난 후( 5g의 덱사메타손 당 30분), 반응 혼합물(reaction mixture)은 질소로 세척되었으며, 뚜껑을 덮고 밤새 아이스 배스에서 교반되었다. 샘플은 다음날 아침 박층 크로마토그래피에 의하여 반응 진행과정을 평가하였으며, 아세트산 에틸:헥산(부피 3:1)에 의하여 용출되었다. 3개의 주요 정점(peak)이 일반적으로 얻어진다: 첫번째는 덱사메타손을 나타내고, 두번째는 팔미토일 클로라이드, 세번째는 생성물 덱사메타손 팔미트산을 나타낸다. 반응이 불완전한 경우, 혼합물은 추가적으로 12시간 동안 교반된다. 이 기간이 종료하면, 유기 용매가 감압하에 제거된다(60 ℃ 이상 가열하지 않음). 잔류물에 100 ml의 2:1의 아세트산 에틸:헥산 혼합물이 첨가된다. 생성된 현탁액은 강하게 저어 Buckner 깔때기를 통해 걸러낸다. 반고체는 아세트산 에틸로 세척되고 생성된 여과액은 분리된다. 유기층(organic layer)은 100ml 의 5 % 차가운 수산화나트륨 용액으로 2회, 물로 2회, 그리고 포화 염화나트륨 용액에 1회에 걸쳐 세척된다. 유기층은 무수 황산나트륨에 걸러지고 증발 건조된다. 잔류물은 최소 부피의 클로로폼에 용해되고 플래쉬(flash) 크로마토그래피를 위해 실리카 컬럼(silica column)(40 cm 길이)에 적용된다. 컬럼은 클로로폼:헥산(1:1)로 용출되고, 덱사메타손 팔리트산이 풍부한 분절(fraction)들이 결합되고 증발 건조되며, 복수의 생성물은 HPLC에 의하여 검사된다. 수득률(yield)은 실제 60 %이다.
타크로리무스 나노캡슐 조제
표 3에 기술된 농도로 유드라지트 RS, 유드라지트 L100 55, 라브라필 1944 CS, 아르간(argan) 오일 및 타크로리무스가 100 ml의 아세톤:에탄올(90:10) 용액(오일상)에 용해되었다. 75 ml의 물이 오일상에 (2분내) 첨가되어 분산액(dispersion)을 형성한다. 분산된 용액에, 분무 건조 절차에 앞서 200 ml의 0.5 % 메틸셀룰로오스 용액이 첨가되었다. 메틸셀룰로오스 및 마지막 물부분(last water portion)은 나노캡슐 형성 이후에만 첨가된다. 달리 언급되지 않는 한, 메틸셀룰로오스는 메토셀(Methocel) E4M을 말한다.
3개의 제형이 본 원에서 예시된다: 성분 함량이 표 3, 4에서 기술된 제형 No 29 및 30. 이들 제형들은 고분자 비율이 서로 다르다: 유드라지트 RS: 유드라지트 L100-55 각각 25:75 또는 75:25. 또 다른 제형은 제형 No. 29와 유사한 함량을 갖는 제형 No 32이나, 유드라지트 RS 및 유드라지트 L100-55가 없다.
나노캡슐 제형 No. 29의 조성
# 재료명 양 단위
1 아세톤 95 ml
2 유드라지트 RS* 0.25 g
3 유드라지트 L100-55* 0.75 g
4 에탄올 5 ml
5 아르간 오일 0.5 ml
6 라브라필 M 1944 CS 0.1 ml
7 타크로리무스 20 mg
8 DD 물 75 ml
9 메토셀 E4M 1 g
10 DD 물 200 ml
*제형 32는 내용물에 있어서 유드라지트 RS 및 유드라지트 L100-55를 제외하고 제형 29와 동일함
나노캡슐 제형 No. 30의 조성
# 재료명 양 단위
1 아세톤 95 ml
2 유드라지트 RS 0.75 g
3 유드라지트 L100-55 0.25 g
4 에탄올 5 ml
5 아르간 오일 0.5 ml
6 라브라필 M 1944 CS 0.1 ml
7 타크로리무스 20 mg
8 DD 물 75 ml
9 메토셀 E4M 1 g
10 DD 물 200 ml
암포테리신 B 나노캡슐 조제
표 3에 기술된 농도로 유드라지트 RS, 유드라지트 L100 55, 라브라필 1944 CS, 아르간 오일 및 (아세트산으로 용해도를 높인 암포테리신)이 100 ml의 아세톤:에탄올 (90:10) 용액("유기상")에 용해되었다. 75 ml의 물이 (2분내) 상기 유기상에 첨가되어 분산액을 형성한다. 상기 분산액에, 200 ml의 0.5 % 히드록시프로필메틸셀룰로오스 용액이 분무 건조 절차에 앞서 첨가되었다. 히드록시프로필메틸셀룰로오스와 마지막 물부분은 나노캡슐 형성 이후에만 첨가되고, 히드록시프로필메틸셀룰로오스는 메토셀 E4M을 말한다. 나노캡슐 제형은 표 5에 나타나 있다.
암포테리신 A 나노캡슐 제형의 조성
번호 재료명 양
1 아세톤 90ml
2 유드라지트 RS 0.25g
3 유드라지트 L100-55 0.75g
4 에탄올 10ml
5 아르간 오일 1ml
6 라브라필 M 1944 CS 0.2ml
7 암포테리신 60mg
8 DD 물 75ml
9 메토셀 E4M 1g
10 DD 물 200ml
분무 건조법에 의한 타크로리무스 또는 암포테리신 B 나노캡슐의 마이크로캡슐화
현탁액이 다음의 조건하에서 부치 미니(Buchi mini) 분무-건조기 B-190 장치(Flawil, 스위스)를 이용하여 분무 건조되었다: 입구 온도 180 ℃; 출구 온도 113 ℃; 아스퍼레이션(aspiration) 50%; 현탁액의 공급 속도(feeding rate)는 2.5 ml/min였다. 가루는 사이클론 분리기에 포집되었으며 출구 산출량이 계산되었다.
타크로리무스 나노캡슐 및 수반되는 마이크로캡슐의 물리화학적 캐릭터라이제이션
약제 성분
가루의 타크로리무스 전량이 5 ml의 PBS에서 샘플을 용해시킴으로써 분석되었다. 고분자가 용해된 후, 1 ml의 아세토니트릴(ACN)이 첨가되고 혼합물은 1시간 동안 (100rpm)으로 저었다. 이후, 3ml의 아세트산 에틸이 첨가되었고 혼합물을 강하게 저었으며, 5분간 4000rpm으로 원심분리하였다.
혼합물로부터 약제를 완전히 제거하기 위하여 아세트산 에틸에 의한 타크로리무스의 추출이 3회 반복되었다. 서로 다른 아세트산 에틸 층들(상부층)이 클린 튜브로 이동되어 공기 중에 증발 건조되었다. 결합된 잔류물들은 1 ml의 ACN에 용해되었으며, 50 ㎕가 다음의 조건하에서 HPLC로 분사되었다: 모바일 상(phase)-아세토니트릴 100 %, 유속-0.5 ml/min, 파장-213 nm, 컬럼-LiChrospher®100 RP-18 (5 ㎛), 4/120 mm. 5 내지 250 ㎍/ml의 범위인 타크로리무스 농도로부터 구축된 검정곡선(calibration curve)은 선형 상관(linear correlation)을 산출하였다. 타크로리무스의 검출 한계(detection limit)는 3.9 ㎍/ml인 것으로 밝혀졌다.
타크로리무스 합일화(incorporation) 산출율은 다음 방정식에 의하여 계산되었다:
Figure 112008060074773-PCT00001
가루의 암포테리신 B 전량이 5 ml의 디메틸설폭사이드(DMSO)에 샘플을 용해시킴으로써 분석되었다. 고분자가 용해된 후, 혼합물은 1시간 동안 (100 rpm로) 저었다. 이후, 암포테리신 B 농도는 파장 407 nm에서 분광광도계에 의하여 검출되었다. 0.781 내지 100 ㎍/ml 범위의 암포테리신 B 농도로부터 구축된 검정 곡선은 (R2=0.999)로 선형 상관을 산출하였다. 분무 건조 가루의 암포테리신 B 함량은 0.85 % w/w 인 것으로 파악되었다.
DXPL 함량
가루의 약제 전량이 5 ml의 PBS로 샘플을 용해함으로써 분석되었다. 고분자 용해된 후, 5 ml의 메탄올이 첨가되고 혼합물은 1시간 동안 (100 rpm)으로 교반되었다. 이후, 3 ml의 염화메틸렌(dichloromethane)이 첨가되고 혼합물은 강하게 교반되고 5분간 4000 rpm으로 원심분리되었다. 염화메틸렌에 의한 DXPL의 추출은 혼합물로부터 약제를 완전히 제거하기 위하여 3회 반복된다. 서로 다른 염화메틸렌 층들(하부층)은 클린 튜브로 이동되고, 공기하에 증발 건조되었다. 결합된 잔류물들은 200 ㎕의 메탄올에 용해되었고, 50 ㎕는 다음의 조건 하에서 HPLC로 주입되었다: 모바일 상-메탄올 100%, 유속-0.7 ml/min, 파장-242 nm, 컬럼-LiChrospher®100 RP-18(5 ㎛), 4/120 mm.
0.01 내지 5 ㎍/ml 범위의 DXPL 농도로부터 구축된 검정 곡선은 선형 상관을 산출하였다.
DXPL의 검출 한계는 9.8 ng/ml인 것으로 파악되었다.
DXPL 합일화 산출율은 다음의 식에 의하여 계산되었다:
Figure 112008060074773-PCT00002
마이크로입자로부터 DXPL 의 생체외 방출 동역학의 평가( assessment )
싱크 조건(sink conditions)이 우세한 경우 타크로리무스 검출 한계 제한의 덕택으로, 어떠한 압력 없이 한외여과(ultrafiltration) 기법을 사용하여 DXPL로 생체외 동역학적 실험이 수행되었다[Magenhiem B.외 A new in vitro technique for the evaluatio of drug release profile from colloidal carriers-ultrafiltration technique at low pressure. Int J Pharm 94:115-123(1993).].
한외여과 세포 장치 Amicon(Amicon사, Danvers, Mass, 미국)이 사용되었다. 사용된 필터는 ISOPORETM 8.0 ㎛ TEPT(Millipore, Bedford, MA, 미국). 본 연구에서, 싱크 조건 방출이 매칭되었다. 마이크로입자 샘플(5 ㎎)은 100 ml의 방출 매질(나노캡슐의 물리적 안정성을 변경하지 않는 인산염 버퍼 pH 7.4 내의 10 % 아세토니트릴)에 놓여졌다. 주어진 시간 간격에서, 방출 매질 0.5 ml 샘플은 나노캡슐이 필터를 통해 확산하도록 하는 8.0 ㎛ 필터를 통해 수집되었다. 이후, 0.5 ml의 메탄올이 첨가되어 와동교반되어(voltexed) 나노캡슐을 안정화한다. 이후, 3 ml의 염화메틸렌이 첨가되고, 혼합물은 강하게 와동교반되고 5분간 4000 rpm으로 원심분리되었다. 원심분리 후, 염화메틸렌 층(하부층)은 클린 튜브로 옮겨지고 공기 중 증발 건조되었다. 잔류물은 200 ㎕의 메탄올에 용해되었고, 50 ㎕는 상술한 조건 하에서 HPLC로 주입되었다.
1차 나노캡슐과 2차 미소구체의 입자 크기의 결정
나노캡슐의 크기 측정은 25 ℃에서 용매로서 물을 이용하여 ALV Non-Invasive Back Scattering High Performance Particle Sizer(ALV-NIBS HPPS; Langen, 독일)를 이용하여 수행되었다. 632 nm 파장의 레이저빔이 사용되었다. 감도 범위(sensitivity range)는 0.5 nm - 5 ㎛였다. 분무 건조된 마이크로입자들은 스캐닝 일렉트론 마이크로스코피(Scanning Electron Microscopy)에 의하여 정성적으로(qualitatively) 평가되었다.
스캐닝 일렉트로닉 마이크로스코피( SEM )
나노캡슐의 형태학적 평가 및 분무 건조 미소구체들은 스캐닝 일렉트론 마이크로스코피(모델: Quanta 200, FEI, 독일)를 이용하여 수행되었다. 샘플들은 양면 접착 테이프를 이용하여 SEM 스터브(stub)에 고정된 후, 진공에서 골드 스퍼터링(gold spattering)(pilaron E5100) 절차에 의하여 표준 코팅한 후 전기적으로 전도성을 띠게 되었다.
트랜스미션 일렉트로닉 마이크로스코피( TEM )
나노캡슐의 형태학적 평가는 TEM 분석을 이용하여 수행되었다. 샘플은 콜로디온(collodion) 코팅되고, 탄소-안정화된, 구리 그리드(grid) 상에 1분간 놓여졌으며, 1 % 인텅스텐산(phosphotungstic acid)(PTA)으로 착색되었다. 샘플들은 건조되고, TEM(필립스 CM-12; 필립스, Eindhoven, 네덜란드)에 의하여 조사되었다.
쥐를 이용한 흡수 연구
실험 동물의 복지 및 사용에 관한 규칙 및 지침 MD 104.01-3에 따라서 실험 동물 복지에 관한 지역 윤리 위원회에 의하여 승인된 연구가 이루어졌다. 300-325g 중량의 스프라그 도리(Sprague Dawley)계 쥐가 본 연구에 사용되었다. 동물들은 SPF 조건에서 사육되었으며, 실험전 24시간 금식하였다. 다음날 아침, 동물들은 금식 상태에서 Prograf® 캡슐 성분(lot-5C5129B exp.-06/2007, Fujisawa사, 영국)(CAPS), 수중유 에멀전(OIL)의 현탁액, 또는 노벨(novel) DDS(제형 No. 29 및 30) 또는 제형 32 중 어느 하나로서 제제된 0.2 mg/rat의 타크로리무스가 경구 투여(oral gavage)의 방식으로 투여되었다.
혈액 샘플(100-150 ㎕)이 경구 투여 후 0, 30분 및 1, 2, 3, 4, 6 및 24 시간 경과된 시점에서 채취되었다. 혈액 샘플들은 헤파린을 함유한 튜브에 채집되었다. 샘플들은 영하 20 ℃에서 즉시 냉각되었으며, PRO-TracTM II ELISA 키트(DiaSorin, 미국)를 이용하여, 상기 회사에서 제안하는 실험계획안에 따라 타크로리무스 수치가 분석되었다. 이러한 ELISA 방법은 임상적 실시에 훌륭하게 수용되며, 0.3 내지 30 ng/ml의 타크로리무스 혈액 수치를 정확하게 검출할 수 있다.
생체이용률 계산
각각의 쥐에게 주사 앰풀 5mg/ml(lot: 5A3098H exp: 11/06, Fujisawa사, 영국)용 Prograf® 농축원액을 이용하여 I.V 볼루스(bolus)에 의하여 160 ㎍/kg 타크로리무스가 투여되었다. 혈액 샘플(100-150 ㎕)이 5, 30분 및 1, 2, 3, 4, 6 및 24 시간 경과된 시점에서 채취되었다. 샘플들은 상술한 바와 같이 취급, 분석되었다. 서로 다른 제형들의 약동학적 매개변수들은, AUC의 계산을 위한 사다리꼴 규칙(trapezoid rule)을 사용하여, WinNonlin 소프트웨어(버전 4.0.1)을 이용하여 계산되었다.
서로 다른 경구용 제형들의 절대적 생체이용률(absolute bioavailability)은 다음 식을 이용하여 계산되었다:
Figure 112008060074773-PCT00003
표준 거래(marketed) 제형(CAPS)과 비교하여 임의의 경구 제형의 상대적 생체이용률은 다음 식을 이용하여 계산되었다:
Figure 112008060074773-PCT00004
서로 다른 실험 조건에서 오일 코어의 안정성 평가
서로 다른 실험적 조건 하에서 37 ℃에서 장기간 저장된 아르간 오일/라브라필에서 타크로리무스의 화학적 안정성은 300 ㎕ 아르간 오일:라브라필 5:1 용액(ALSOL)에서 5 mg 타크로리무스를 용해한 후 평가되었다. 또한, 다양한 항산화성 부형제들이 표 6에 기술된 바와 같이 오일 제형에 용해되었다. 잘 밀봉된 유리 바이알에 저장된 제형들 중 몇몇은 비활성의 대기 조건(inert atmospheric condition)을 확실히 하기 위하여 질소로 세척되었다.
1.66% 타크로리무스의 오일 제형 조성
제형 항산화제의 종류, 오일상으로부터 % w/v
AL SOL. 1 비타민 E 0.05+N2
AL SOL. 2 BHT 0.05, 프로필 갈레이트 0.05+N2
AL SOL. 3 BHT 0.05, 프로필 갈레이트 0.05+N2
AL SOL. 4 N2
AL SOL. 5 순수한(neat) 오일 제형
미니 돼지를 이용한 흡수 연구
중량 18 내지 21 kg의 미니 돼지가 본 연구에서 사용되었다. 흡수 연구는 Prograf® 젤라틴 상품(Comm. Prod.), 및 서로 다른 유드라지트 블렌드(Nov. DDS=제형 29)를 사용하는 노벨 DDS 젤라틴 캡슐 중 어느 하나로서 제제된 1 mg의 타크로리무스를 각각의 동물들에게 경구 투여함으로써 수행되었다.
외과적 절차: 모든 외과적, 실험적 절차들은 히브루(Hebrew) 대학교의 동물 복지 및 사용 위원회(MD 114.04-3)에 의하여 검토되고 승인되었다. 모든 연구에서 중량 18-21 kg의 작은 돼지가 사용되었다. 동물들은 밤새 금식하였다; 연구를 진행하는 동안 물을 마시는 것은 허용되었다. 다음날 아침, 동물들은 짧은 기간(10분)동안 이소프로란(isofloran)(mask)에 의해 마취되었다. 이 기간 동안 동물들은:
(1) 금식상태에서, 동물마다 Prograf® 캡슐 상품, 및 Nov. DDS로서 제제된 타크로리무스 1mg을 경구 투여하였고;
(2) 혈액 샘플을 채취하기 위하여 카테터가 경정맥에 삽입되었고, 돼지의 등에 고정되었다. 혈액 샘플들(1 ml)은 0, 15, 30 분 및 1, 1.5, 2, 3, 4, 8, 12 및 12 시간이 경과한 시점에 채취되었고, 헤파링을 함유한 튜브에 채집되었다(실험을 진행하는 동안 동물들은 의식이 있었음).
샘플들은 영하 20 ℃에서 즉각적으로 냉각되었으며 PRO-TracTM II ELISA 키트(DiaSoring, 미국)를 이용하여 분석되었다.
결과 및 토의
형태학적 분석
놀랍게도, 수상(water phase)이 천천히 유기상에 첨가되는 경우; 먼저, 오일상에 분산된 물, 이후, 100 ml의 아세톤 용액에 15 ml 정도의 물의 첨가 후, o/w 에멀전이, 분산 매질 속에 유백광의 급속한 형성에 의하여 입증된 바와 같이, 형성되었다. 이러한 단계에서, 내부 수성상에 대하여 내부 아세톤/에탄올 상의 급속한 확산이 발생하여 o/w 계면에서, 도 1에서 보는 바와 같이 유드라지트 고분자 혼합물에 의하여 코팅된 오일 코어로 구성된 나노캡슐를 형성하고 소수성 고분자를 침착하게 되었으며, 여기서 물에 대한 아세톤 용액의 최종 비율은 100:75 v/v였다. 동일한 유드라지트 혼합물 농도, 그러나 오일이 없는 조건 하에서, 유드라지트 상 분리 현상 및 아세톤 용액으로부터 고분자의 분리를 반영하는 유백광 현상은 제형 No. 29 및 30에서 각각 45 ml 및 35 ml의 물을 첨가한 후에 발생하였다는 점을 주목하여야 한다. 이러한 차이는 제형 29 및 30 사이의 혼합물에서의 유드라지트 RS 및 유드라지트 L100-55의 서로 다른 비율에 기인할 수 있다. 명백하게, 물이 4의 낮은 HLB 값을 나타내는 라브라필 계면활성제를 포함하는 아세톤:에탄올/오일 상에 천천히 첨가되는 경우, 투명한 w/o 마이크로-에멀전이 형성되고, 상분리가 보이지 않았다. 점진적이고 계속적인 물의 첨가시, 소정의 친수성:친지성 부피비에서, 역 o/w 에멀전이 자발적으로 형성되었고, 즉각적으로 외부 수성상에 대하여 아세톤 및 에탄올의 치환(확산)이 발생하여, 약제 및 계면활성제가 용해되는 아르간 오일 코어 주변에 나노캡슐 외피의 형성으로 이어지는, 유적의 o/w 계면에서 소수성 유드라지트 고분자 혼합물의 침착을 야기하였다.
단지 75 ml의 물이 첨가되는 이러한 단계에서, 나노캡슐 주변의 유드라지트 혼합물 막(film)은 여전히 부분적으로 수화되고, 도 1A 및 1B에서 보는 바와 같이 얇다. 200 ml의 0.5% 메틸셀룰로오스 용액을 더 첨가하였을 시, 나노캡슐로부터 아세톤 및 에탄올의 완전한 추출이 발생하였으며, 도 2A 및 2B에서 나타난 데이터로부터 도출될 수 있는 바와 같이 더 강성의(rigid) 유드라지트 막이 형성되었다. 분산시 고농도의 나노캡슐과 메틸셀룰로오스의 존재로 인하여 거대 나노캡슐 집합체가 형성된다. 유적 주변의 강성 고분자막은 뚜렷하며, 도 1A 및 1B에서 가시화된 나노캡슐에서 보이는 얇은 막과 비교하여 쉽게 식별될 수 있다.
이는 제형 No 30이 메틸셀룰로오스 용액(즉 100:75, v/v)없이 75 ml의 물로 희석되었을 때 더욱 확연하다. 더욱 뚜렷한 유드라지트 혼합물의 계면 침착(interfacial deposition)이 발생하였으며, 그 두께가 질적으로 30 nm로 추정되는 강성 유드라지트막이 도 3A 및 3B에서 보이는 바와 같이 형성되었다. 실제로, 제형 30에 있어서 첨가되는 35 ml 대신, 적어도 45 ml의 물이 첨가되는 경우, 특정 혼합물의 용해도는, 더 늦게 분리하는 제형 29에서 유드라지트 혼합물의 용해도보다 더 작다. 표 2에 기술된 바와 같이 이러한 접근법을 이용하여 오일상 또는 유적이 검출되지 않는다. 선택된 나노캡슐 분산 제형 29의 입자 크기 분포는 평균 직경 479 nm의 좁은 범위를 나타내었다(도 4).
SEM 분석은 앞선 TEM 결과를 확인하여 주었으며, 제형 29에서 75 ml의 물을 첨가한 후 개별 나노캡슐이 형성되었음을 보여주었다. 그러나, 메틸셀룰로오스 용액의 첨가 및 분무 건조 후, 작은 집합체(질적으로 크기가 10-30 ㎛ 범위임)를 형성하는 구형의 미소구체들(질적으로 크기가 2-5 ㎛ 범위임)이 검출될 수 있다(도 6A 및 6B). 더욱이, 3시간에 걸쳐 방출 매질 pH 7.4에 분무 건조 집합체의 액침(immersion)을 한 후 정규의 구조적 형태학을 뚜렷하게 하는 것은 가능하지 않았다(도 7A 및 7B). 사실, 제형 No. 29에서 막 혼합물을 형성하는 유드라지트는 유드라지트 L100-55:유드라지트 RS를 75:25 비율로 포함하였다. 유드라지트 L100-55는, 유드라지트 RS가 pH에 관계없이 불용성인 반면, pH 5.5 이상에서 쉽게 녹을 수 있다. 이와 같이, 1차 메틸셀룰로오스 코팅과 2차 나노캡슐 유드라지트 혼합 코팅은 신속하게 용해되고, 아무런 특징적인 구조가 식별되지 않는다. 그러나, SEM 분석(도 8A-8D)으로부터, 분무 건조에 이어, 제형 No. 30이 진공의 결과로 수축된 더 작은 집합체 및 더 많은 구형 구조체를 도출하였음을 관찰할 수 있다. 또한, 도 9A 및 9B에서, 3시간에 걸친 방출 매질에서의 액침에 이어 미소구체 중공(void core) 내에서 다수의 나노캡슐들이 검출될 수 있으며, 유드라지트 RS: 유드라지트 L100-55, 75:25로 구성된 유드라지트 혼합 나노캡슐 코팅이 수성 방출 매질에 더 저항적이고, 시간 외의 캡슐화된 약제의 방출을 제어하여야 한다는 점을 보여준다.
생체외 방출 동역학적 평가
생체외 방출 데이트는 미소구체로부터의 제제의 방출이 유적 주변에 적용된 고분자 코팅에서의 변화에 의하여 제어될 수 있음을 시사할 수 있다. 도 10으로부터 주지할 수 있는 바와 같이, DXPL의 방출 추이는 L:RS, 25:75를 이용할 때보다 유드라지트 L:RS, 75:25에서 더 빨라, 유드라지트 L이 유드라지트 RS보다 더 투과성이 있고, 신속한 방출 속도를 보이는 것으로 나타난다.
도 11은 유드라지트 코팅이 없는 DXPL 서브마이크론 에멀전이 제형 No. 29에서처럼 동일한 실험 조건 하에 분무 건조된 결과를 도시한다. 양자 모든 형태의 미소구체들은 유사한 방출 추이를 보였다. 용해된 DXPL 및 DXPL가 로딩된 나노캡슐 방출 대신, DXPL 용해 및 미소 DXPL 로딩된 유적이 방출되어 양 실험 모두에 있어서 동일한 DXPL 전체 방출량을 나타내었다. 이러한 연구 결과는 방출 동역학적 실험들이 용해된 DXPL과 유적 또는 나노캡슐에 동봉된 DXPL 사이에서 차이가 없음을 보여준다.
서로 다른 실험 조건에서 나노캡슐 오일 코어에 용해된 타크로리무스의 안정성 평가
표 7에 기술된 데이터로부터, 타크로리무스는, BHT 및 프로필 갈레이트(propyl gallate)로 제형화되고 질소 대기와 결합되지 않는한, 질소 대기 하에서 그리고 다양한 항산화제의 존재할 때도 오일 제형에 용해되었을 경우 37 ℃에서 1월간 저장한 후 안정적이지 않다는 점이 추론될 수 있다.
상온( room temparature )에서 저장된 마이크로캡슐화 타크로리무스 나노캡슐의 안정성 평가
마이크로캡슐화 타크로리무스 나노캡슐들의 최종 건조 제형은 상온에서 잘 밀봉된 플라스틱 용기에 저장되었다. 제형 No. 29는 3 및 4월 후 분석되었으며, HPLC를 이용하여 결정된 타크로리무스 함량은 각각 초기 함량의 99% 및 95%인 것으로 파악되었다. 최종 제품의 실온에서의 안정성은 계속적인 모니터링 하에 있다. 최종 선택된 제형은 가까운 미래에 가속화된 안정성 시험을 받게 될 것이다.
표 7: 37 ℃에서 저장된 경우 제형 매개변수들의 함수로서 오일 코어에서 타크로리무스의 함량 평가
37 ℃에 저장된 경우 제형 매개변수의 함수로서 오일 코어의 타크로리무스 성분 평가
제형 항산화제 1주 초기 내용물의 % 1월 초기 내용물의 %
AL SOL. 1 비타민 E+N2 92.2 84.4
AL SOL. 2 BHT, 프로필 갈레이트+N2 117.6 115.5
AL SOL. 3 BHT, 프로필 갈레이트 99.7 82.0
AL SOL. 4 N2 84.9 59.8
AL SOL. 5 없음 113.1 85.2
쥐를 이용한 흡수 연구
앞서 언급된 바와 같이, 타크로리무스는 경구 투여 후 현저하게 가변적인 생체이용률 및 약동학과 관련되어 있다. 타크로리무스의 고유의 공장 투과성(intrinsic jejunal permeability)은 상당히 높은 것으로 시사되었었다. 또한, 타크로리무스 투과성의 국부 의존성(regional dependency)이 조사되었으며, 연구는 타크로리무스 투과성이 공장(jejunum)에서의 투과성에 비교하여 회장과 결장에서 급격히 감소하였음을 보여주었다. 이러한 경우, 타크로리무스 변화의 많은 부분은 관찰된 국부 의존성의 원인이 되는 P-당단백딜(P-gp) 유출 기전 또는 CYP3A 대사 효과와 같은 다른 인자들로 인한 결과인 것으로 보인다(5). 실제로, 장흡수 및 경구 생체이용률에 대한 CYP3A 및 P-gp의 결합 효과는 타크로리무스의 경구 약물 전달의 주요 장애물이다[Kagayama A,외., Oral absorption of FK506 in rats. Pharm Res. 10:1446-50(1993)]. o/w 올레산 에멀전을 이용하여 림프계로 약물을 선택적으로 전달함으로써 타크로리무스의 흡수를 개선하기 위한 여러 차례의 시도가 있었다(15). 저자들은 쥐에게 2 및 1 mg/kg의 투여량으로 타크로리무스 에멀전을 경구 투여하였으며, 이를 상업용 제품과 비교하였다. 투여량을 2 mg/kg에서 1 mg/kg로 감소하는 경우, 쥐 혈액 내 Cmax를 상업용 및 에멀전 투약 형태에 비하여 각각 36.3±18.3으로부터 8.5±4.8로 및 32.1±9.6으로부터 6.0±2.2 ng/ml로 감소시키는 것으로 관찰되었다. 8.8±4.9, 11.6±5.3 및 40.2±19.4 ng/ml의 Cmax 수치를 산출하는 1, 3.2 및 10 mg/kg의 투여량으로 분산 투약 형태(dispersion dosage form)로 타크로리무스를 경구 투여한 경우에 이와 유사한 결과가 보고되었다.
상업용 제품(CAPS)을 0.7 mg/kg의 투여량으로 경구 투여하는 경우 1.1±0.8 mg/ml의 Cmax를 보였으며, 이는 상당히 낮은 보고 값으로 Cmax 값에 대한 투여량의 현저한 영향을 보여준다. 더욱이, 에멀전은 2.2±0.46 ng/ml의 Cmax 값을 보여주는 반면, 표 8에 기술된 바와 같이 제형 No. 29는 11.1±2.7 ng/ml의 Cmax 값을 보여주었다.
더욱이, 제형 29에 의하여 나타나는 흡수 추이는 에멀전 및 상업용 제품에 의하여 산출되는 추이보다 상당히 양호하였다(도 12). 그러나, 제형 30은 제형 29에 비하여 향상된 방출 추이를 나타내지는 않았다(도 13).
또한, 쥐에게 다양한 제형으로 투여된 0.7 mg/kg 타크로리무스의 경구 흡수(평균±SD, n=3-6, p>0.05) 후의 타크로리무스 혈액 수치가 결정되었다(도 14). 쥐 흡수 연구는 Prograf® 캡슐 상품(Comm. Prod.), 에멀전(Emuls.), 미소구체 내에 유드라지트가 아닌 메틸셀룰로오스가 내장된 에멀전(Dry Emuls.), 메틸셀룰로오스가 아닌 유드라지트 나노캡슐 및 분무 건조 제제로 락토오스(No Methocel) 중 어느 하나로서 제제된 0.7 mg/kg(0.2 mg/rat)의 타크로리무스를 경구 투여함으로써 수행되었다.
제형 30의 더 낮은 성능에 비추어, 제형 29에서 얻어진 마이크로캡슐화된 타크로리무스 충전 나노캡슐의 제조 공정의 재현성(reproducibility)을 평가하기로 결정하였다. 도 15에 나타난 데이터로부터 제형 29와 동일한 제형 31에 의하여 나타나는 흡수 추이는 제형 29에 의하여 산출되는 추이와 가까운 것임을 추론할 수 있다.
타크로리무스 흡수의 높은 변화량을 고려할 때, 이러한 결과는 진행 변수(process parameter)들이 잘 제어되고 재현가능한 것임을 시사한다.
또한, 도 16에서 나타난 데이터로부터, 명백하게 제형 No 29는 타크로리무스의 간장 우회통과(liver bypass)에 도움이 되고 타크로리무스의 림프관 흡수를 촉진하여 상업용 제품과 비교하여 생체이용률을 더욱 향상시키는 것으로 추론할 수 있다.
경구용 제제의 절대적 생체이용률을 계산하기 위하여 정맥 약동학적 연구(intravenous pharmacokinetic study)가 수행되었으며, 도 17에 데이터가 나타나 있다. 경구용 제제의 절대적 생체이용률은 12 % 미만이었으며 타크로리무스의 생체이용률에 대해 이미 보고된 데이터를 확인하여 주었다. 그러나, 제형 No 29에 의하여 달성된 실험결과에 의하면, 생체이용률은 AUC0 -24 및 Cmax의 값이 모든 제형들에 대해서 기재된 표 8에 도시된 바와 같이 상업용 캡슐 제형에 대하여 490% 까지 증가되는 것으로 나왔다. 에멀전 제형은 상업용 제품에 비하여 210 %까지 상대적 생체이용률을 증가시키나 표 8에 보이는 각각의 AUC0-24 값들로부터 반영되는 바와 같이 제형 29의 생체이용률의 42.8 %에 불과한 것으로 나타났다. 실제의 마이크로캡슐화된 나노캡슐들(본 발명의 미소구체들)에 의한 타크로리무스의 개선된 경구 흡수에는 장성 림프 흡수(intestinal lymphatic uptake)가 개재할 수도 있다. 위장 상피세포에 의한 마이크로- 및 나노입자들의 흡수는 이제 널리 인정되는 현상이며, 연구자들로 하여금 미세입자 운반체(microparticulate carrier)를 이용하여 불안정한 분자들을 위한 이러한 전달 루트에 집중하도록 하여 왔다.
약동학적 매개변수 및 생체이용률 계산
제형 Cmax AUC,ng/nl/hr 절대적생체이용률,% 상대적생체이용률,%
Prograf®I.V. - 360±24.6 - -
29 11.1±2.7 39.5±21.6 11.0 490.2
오일(EMULS) 2.2±0.5 17.0±9.5 4.7 210.6
Prograf® 캡슐 1.1±0.8 8.1±3.5 2.2 -
32 1.4±0.3 10.4±5.4 2.8 125.8
표 8에 나타난 결과를 통해 나노캡슐의 형성이 전달 시스템의 성능에 중요하다는 점을 알 수 있다. 단순 에멀전은 오일 코어 내에 타크로리무스를 보유할 수 없어, 제형 29와 함량이 동일하나 나노캡슐 코팅 벽체를 형성하는 유드라지트 혼합물이 없는 제형 32에 의하여 나타난 결과에 의하여 명확히 반영되는 바와 같이 타크로리무스의 현저한 프리시스테믹(presystemic) 대사 강하(degradation)를 이어진다.
더욱이, 제형 No. 29의 경구 투여 30분 후, 조직병리학적 프레파라트(preparates)가 쥐의 십이지장에서 채취되었다. 상기 프레파라트는 형광 현미경에 의해 검사되었으며, 나노캡슐들이 조직의 여러 부위에서 쉽게 탐지되었다. 이러한 결과는 입자들이 엔도시토시스를 통해 보통의 장세포(enterocyte)로 들어가는 갈 수 있음을 시사한다.
다른 한편, 나노입자들의 현저한 집합체가 페이어스 패치 부위에서 발견되었다(도 18). 패이어스 패치에 상당한 수의 나노입자들이 존재함은 전신 혈액 순환에서 캡슐 성분의 방출을 허용하여 간 1차 통과 효과(liver first pass effect)를 우회하도록 하는 P-gp 유출로부터의 포텐셜 이탈(potential escape)과 림프관에 의한 이들의 흡수를 시사하였다.
추가적으로,다음의 서로 다른 현미경 사진들이 촬영되었다(도 19A 내지 19D):
- 유드라지트 L:RS (75:25) 나노캡슐 코팅 및 메틸셀룰로오스 기질 코팅으로 제제된 건성(dry) 마이크로캡슐화된 속빈(empty) 나노캡슐들(도 19A);
- 인산염 버퍼(pH 7.4)로 3분간 배양된 후 유드라지트 L:RS (75:25) 나노캡슐 코팅 및 메틸셀룰로오스 기질 코팅으로 제제된 포화(impregnated) 마이크로캡슐화된 속빈 나노캡슐들(도 19B);
- 인산염 버퍼(pH 4.8)로 5분간 배양된 후 유드라지트 L:RS (75:25) 나노캡슐 코팅 및 메틸셀룰로오스 기질 코팅으로 제제된 포화(impregnated) 마이크로캡슐화된 속빈 나노캡슐들(도 19C 및 19D, 도 19D는 도 19C의 일부의 확대도임);
현미경 사진에 묘사된 결과는 미소구체 기질은 메틸셀룰로오스뿐만 아니라 나노캡슐 코팅의 형성에 관여하지 않는 초과 유드라지트 RS 및 L로 구성되었다. 따라서, 5 이상의 pH에서, 기질의 급속한 젤리화 및 팽창이 관찰되지 않은 반면, pH 7.4에서, 유드라지트 L은 급속하게 용해되어 기질의 급속한 젤리화 및 팽창, 및 미소구체로부터 나노캡슐의 방출의 원인이 되었다.
이론에 구애됨이 없이, 마이크로캡슐화된 활성제의 개선된 경구 흡수는 장성 림프 입자 흡수가 개재함을 가정할 수 있다.
또한, 이는 성분에 있어, 유드라지트 고분자 나노캡슐 코팅이 없이, 제형 No 29와 동일한 제형들이, 상기 도 17(Emul. and dry Emuls.) 및 18에 나타난 바와 같이, 생체이용률을 증가시키지 않을 때 얻어진 결과로부터 명백하다.
또한, 이론에 구애받지 않고, 본 발명에 따른 전달 시스템은 림프 흡수를 촉직할 뿐만 아니라, 사전 대사(pre-metabolism) 강하 및 P-gp 유출을 피할 수 있다. 보통의 에멀전은 장세포에 의한 흡수에 앞서 GI(위장)액에서 타크로리무스의 분할의 결과로서, 비록 제형 29와 같은 정도는 아니나 상업용 제품에 비교되는 개선된 생체이용률을 나타낸다.
이와 같이, 본 발명의 전달 시스템은 바람직하게는 P-gp 유출 기질(substrate)로 역할하거나 간주되는 다양한 활성제의 전달에 적용할 수 있다.
또한, 상기 소개된 실험결과를 통해, 제형 No. 29를 닮았으나 유드라지트 고분자 나노캡슐 코팅이 없는 건성 에멀전은 위장액에서 오일 코어 내의 타크로리무스를 유지할 수 없어, 상업용 제품보다 더 빈약한 생체이용률을 나타내었다.
또한, 미토셀이 없는 유드라지트 나노캡슐은 현저한 혈액 수치를 나타내지 않아, 실제의 나노캡슐 코팅이 현재의 실험 조건 하에서 타크로리무스를 유지할 수 없으며, 타크로리무스 유출을 방지하는데 기여할 수 없음을 보여주었다.
이러한 실험 결과는 4 마리의 미니 돼지 교차 동물 실험에서 확인되었다. 도 19 및 하기 표 9에서 나타나는 결과는 본 발명의 전달 시스템이 제형 29에서 예증된 바와 같이, 타크로리무스의 간장 우회통과에 기인하는 2.4 배 높은 약물 수치를 나타내어 상업용 제품(Prograf®)에 비하여 향상된 생체이용률을 보여준다.
미니 돼지에서 약동학적 매개변수 및 생체이용률 계산(평균±SD, n=4)
제형# AUC t1 /2,h Tmax,h Cmax(ng/ml) 상대적 생체이용률,%
No.29 44.0 7.48 3 10.14 243.5
Prograf® 18.06 9.11 2 3.76 100.0
미니 돼지 흡수 연구에서 소개된 결과로부터, 본 발명의 약제 전달 시스템에 의하여 도달되는 상대적 생체이용률은 시험된 제형보다 2.4 배 더 높은 것임에 분명하다.
본 발명에서, 이론에 구애되지 않고, 새로운 약제 전달 시스템이 약물의 경구 흡수를 상당히 향상시키는 방법에 관한 타당성 있는 기계적인 설명이 전반적인 실험 결과의 견지에서 제공되었으며, 이러한 설명은: (a) 세포내이입(endocytotic) 흡수-세포내이입을 통한 장세포에 의하여 흡수되는 입자들(입자 크기 < 500 nm); (b) 림프관 흡수-페이어스 패치의 M 세포에 의하여 흡수되는 입자(입자 크기 < 5 ㎛); 및 (c) 다제 저항 펌프 단백질(multi-drug resistance pump protein)로부터 탈출할 수 있는 능력으로 장세포로의 현저하게 개선된 흡수를 일으키는 충분한 생체점착성 히드록시프로필메틸셀룰로오스 코팅에 의한 장 상피세포에의 미소구체 및 나노캡슐의 향상된 점착을 포함할 수 있다.

Claims (48)

  1. 겔 형성 고분자에 수용되는 복수의 나노캡슐들을 포함하는 미소구체들로서, 상기 복수의 나노캡슐들은 비친수성 활성제 및 고분자 코팅 껍질을 수반하는 오일 코어를 포함하는것을 특징으로 하는 미소구체.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 고분자 코팅은 pH 약 5.0 이상에서, 수불용성 또는 수용성인 적어도 하나의 고분자, 또는 이들의 조합을 포함하는 것을 특징으로 하는 미소구체들.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 고분자 코팅은 적어도 2개의 고분자들의 조합을 포함하는 것을 특징으로 하는 미소구체들.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 적어도 2개의 고분자들의 조합은 pH 약 5.0 이상에서 가용성인 적어도 하나의 고분자 및 수불용성인 적어도 하나의 고분자를 포함하는 것을 특징으로 하는 미소구체들.
  5. 청구항 2 내지 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 pH 약 5.0 이상에서 가용성인 고분자는 히드록시프로필메티셀룰로오스 프탈레이트(HPMPC), 셀룰로오스 아세테이트 프탈레이트, 카르복시-메틸셀룰로오스 프탈레이트, 셀락, 유드라지트 L100-5, 제인으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 미소구체들.
  6. 청구항 2 내지 5 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 수불용성인 고분자는 에틸 셀룰로오스, 유드라지트 RS, 유드라지트 RL, 폴리젖산(PLA), 폴리글리콜산(PGA) 및 PLA 및 PGA(PLAGA)의 공중합체, 에틸셀룰로오스로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 미소구체들.
  7. 청구항 3 내지 6 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 고분자들의 조합은 적어도 2개의 고분자를 포함하며, 제1 고분자는 수불용성이고 제2 고분자는 pH 약 5.0 이상에서 가용성이며, 상기 수불용성 고분자와 pH 약 5.0 이상에서 가용성인 고분자 간의 비율은 5:95와 70:30 사이의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 미소구체들.
  8. 청구항 3 내지 7 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 2개의 고분자들의 조합은 유드라지트 RL 또는 유드라지트 RS로부터 선택된 제1 고분자 및 유드라지트 L100-55 및 히드록시프로필 메틸셀룰로오스 프탈레이트(HPMPC)로부터 선택된 제2 고분자의 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 미소구체들.
  9. 청구항 1 내지 8 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 나노캡슐들은 약 100 nm과 900 nm 사이의 평균 지름을 갖는 것을 특징으로 하는 미소구체들.
  10. 청구항 1 내지 9 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 겔 형성 고분자는 수용성 고분자; 또는 물에 노출시 팽창하는 고분자 중 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 미소구체들.
  11. 청구항 1 내지 10 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 겔 형성 고분자는 변형 셀룰로오스인 것을 특징으로 하는 미소구체들.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 변형 셀룰로오스는 히드록시에틸셀룰로오스, 히드록시프로필메틸셀룰로오스, 소듐 카르복시메틸 셀룰로오스, 히드록시프로필 메틸 셀룰로오스 프탈레이트 또는 아세테이트 숙시네이트, 셀룰로오스 아세테이트 프탈레이트, 메틸 셀룰로오스 프탈레이트, 및 마이크로크리스탈린 셀룰로오스로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 미소구체들.
  13. 청구항 10에 있어서,
    상기 수용성 고분자는 히드록시프로필 메틸 셀룰로오스, 저분자량의 메틸셀룰로오스, 분자량 5000 이상의 폴리에틸렌 글리콜로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 미소구체들.
  14. 청구항 1 내지 13 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 미소구체들은 약 5 ㎛ 내지 약 500 ㎛ 사이의 평균 지름을 갖는 것을 특징으로 하는 미소구체들.
  15. 청구항 1 내지 14 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 활성제는 P-gp 유출 펌프의 기질인 것을 특징으로 하는 미소구체들.
  16. 청구항 1 내지 15 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 활성제는 친지성 활성제 또는 양친매성 활성제인 것을 특징으로 하는 미소구체들.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 친지성 활성제는 타크로리무스, 시로리무스 할로판트린, 리토나비르, 로프리나비르, 암프레나비르, 사퀴나비르, 칼시트롤, 드로나비놀, 이소트레티노인, 트레티노인, 리스페리돈 베이스, 발프로익 산으로부터 선택된 약제인 것을 특징으 로 하는 미소구체들.
  18. 청구항 17에 있어서,
    상기 친지성 활성제는 덱사메타손 팔미트산, 파클리탁셀 팔미트산, 도세탁셀 팔미트산로부터 선택된 프로드러그인 것을 특징으로 하는 미소구체들.
  19. 겔 형성 고분자에 수용된 복수의 나노캡슐을 포함하는 미소구체를 제조하는 방법으로서, 상기 복수의 나노캡슐은 비친수성 활성제 및 고분자 코팅의 껍질을 수반하는 오일 코어를 포함하고, 상기 방법은:
    (a) 상기 오일 코어를 코팅하기 위하여 오일, 수혼화성(water miscible) 유기 용제, 상기 용제에 용해된 비친수성 활성제 및 오일 코어를 코팅하기 위한 고분자 또는 고분자들의 조합들을 포함하는 유기상(organic phase)를 제공하는 단계;
    (b) 유중수(w/o) 에멀전을 얻기 위하여 상기 유기상에 물을 천천히 첨가하는 단계;
    (c) 상기 에멀전의 상역전(phase inversion)을 유도하기 위하여 유중수 에멀전에, 바람직하게는 드랍방식(drop wise)으로, 물을 계속적으로 첨가하여, 수중유(o/w) 에멀전을 얻는 단계;
    (d) 상기 o/w 에멀전을 겔 형성 고분자 또는 겔 형성 고분자들의 조합과 혼합하는 단계;
    (e) 상기 유기 용제 및 물을 제거하여, 상기 미소구체를 얻는 단계를 포함하 는 것을 특징으로 하는 미소구체를 제조하는 방법.
  20. 청구항 19에 있어서,
    상기 유기 용제는 에탄올, 메탄올, 아세톤, 에틸아세테이트, 이소프로판올로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 미소구체를 제조하는 방법.
  21. 청구항 19 또는 20에 있어서,
    상기 고분자 코팅은 수불용성이거나 pH 약 5.0 이상에서 가용성인 적어도 하나의 고분자 또는 이들의 조합을 포함하는 것을 특징으로 하는 미소구체를 제조하는 방법.
  22. 청구항 21에 있어서,
    상기 고분자 코팅은 적어도 2개의 고분자들의 조합을 포함하는 것을 특징으로 하는 미소구체를 제조하는 방법.
  23. 청구항 22에 있어서,
    상기 적어도 2개의 고분자들의 조합은 pH 약 5.0 이상에서 가용성인 적어도 하나의 고분자 및 수불용성인 적어도 하나의 고분자를 포함하는 것을 특징으로 하는 미소구체를 제조하는 방법.
  24. 청구항 21 내지 23 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 pH 약 5.0 이상에서 가용성인 고분자는: 히드록시프로필메틸셀룰로오스 프탈레이트(HP55), 셀룰로오스 아세테이트 프탈레이트, 카르복시-메틸셀룰로오스 프탈레이트, 셀락, 유드라지트 L100-55, 제인으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 미소구체를 제조하는 방법.
  25. 청구항 21 내지 24 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 수불용성인 고분자는 에틸 셀룰로오스, 유드라지트 RS, 유드라지트 RL, 폴리젖산(PLA), 폴리글리콜산(PGA) 및 PLA 및 PGA(PLAGA)의 공중합체, 에틸셀룰로오스로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 미소구체를 제조하는 방법.
  26. 청구항 19 내지 25 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 고분자들의 조합은 2개의 고분자를 포함하며, 제1 고분자는 수불용성이고 제2 고분자는 pH 약 5.0 이상에서 가용성이며, 상기 수불용성 고분자와 pH 약 5.0 이상에서 가용성인 고분자 간의 비율은 5:95와 70:30 사이의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 미소구체를 제조하는 방법.
  27. 청구항 26에 있어서,
    상기 고분자들의 조합은 유드라지트 RL 또는 유드라지트 RS로부터 선택된 제1 고분자 및 유드라지트 L100-55 및 히드록시프로필 메틸셀룰로오스 프탈레이 트(HPMPC)로부터 선택된 제2 고분자의 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 미소구체를 제조하는 방법.
  28. 청구항 27에 있어서,
    상기 고분자들의 조합은 약 25:75의 비율로 유드라지트 RS 및 유드라지트 L100-55를 포함하는 것을 특징으로 하는 미소구체를 제조하는 방법.
  29. 청구항 19 내지 28 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유기상은 친지성 부형제를 포함하는 것을 특징으로 하는 미소구체를 제조하는 방법.
  30. 청구항 19 내지 29 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유기성은 친지성 계면활성제를 포함하는 것을 특징으로 하는 미소구체를 제조하는 방법.
  31. 청구항 19 내지 31 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 겔 형성 고분자는 수용성 고분자; 또는 물에 노출시 팽창하는 고분자 중 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 미소구체를 제조하는 방법.
  32. 청구항 19 내지 25 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 겔 형성 고분자는 변형 셀룰로오스인 것을 특징으로 하는 미소구체를 제조하는 방법.
  33. 청구항 26에 있어서,
    상기 변형 셀룰로오스는 히드록시에틸셀룰로오스, 히드록시프로필메틸셀룰로오스, 소듐 카르복시메틸 셀룰로오스, 및 마이크로크리스탈린 셀룰로오스로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 미소구체를 제조하는 방법.
  34. 청구항 19 내지 27 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 활성제는 P-gp 유출 펌프의 기질인 것을 특징으로 하는 미소구체를 제조하는 방법.
  35. 청구항 19 내지 28 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 활성제는 친지성 또는 양친매성 활성제인 것을 특징으로 하는 미소구체를 제조하는 방법.
  36. 청구항 29에 있어서,
    상기 친지성 활성제는 타크로리무스, 시로리무스 할로판트린, 리토나비르, 로프리나비르, 암프레나비르, 사퀴나비르, 칼시트롤, 드로나비놀, 이소트레티노인, 트레티노인, 리스페리돈 베이스, 발프로익 산으로부터 선택된 약제인 것을 특징으 로 하는 미소구체를 제조하는 방법.
  37. 청구항 29에 있어서,
    상기 친지성 활성제는 덱사메타손 팔미트산, 파클리탁셀 팔미트산, 도세탁셀 팔미트산로부터 선택된 프로드러그인 것을 특징으로 하는 미소구체를 제조하는 방법.
  38. 청구항 19 내지 31 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유기 용매 및 물의 제거는 분무 건조에 의하여 달성되는 것을 특징으로 하는 미소구체를 제조하는 방법.
  39. 청구항 1 내지 18 중 어느 한 항에서 청구된 바와 같이 겔 형성 고분자에 수용되는 복수의 나노캡슐을 포함하고 비친수성 활성제 및 고분자 코팅의 껍질을 수반하는 오일 코어를 포함하는 미소구체들을 포함하는 약학적 조성물.
  40. 청구항 19 내지 34 중 어느 한 항의 방법에 의하여 얻을 수 있는 겔 형성 고분자에 수용되는 복수의 나노캡슐을 포함하고 비친수성 활성제 및 고분자 코팅의 껍질을 수반하는 오일 코어를 포함하는 미소구체들을 포함하는 약학적 조성물.
  41. 청구항 41에 있어서,
    경구 투여용 투약 형태인 약학적 조성물.
  42. 청구항 34 또는 35에 있어서,
    건성 약학적 조성물인 약학적 조성물.
  43. 청구항 34 내지 36 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 미소구체들은 수용성인 겔 형성 고분자를 포함하고, 장의 코팅된 운반체 내에 봉입되는 것을 특징으로 하는 약학적 조성물.
  44. 청구항 37에 있어서,
    상기 장의 코팅된 운반체는 장의 코팅된 캡슐인 것을 특징으로 하는 약학적 조성물.
  45. 청구항 34 내지 38 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 미소구체들로부터 상기 활성제의 방출을 제어하기 위한 약학적 조성물.
  46. 인간 대상의 신체에서 친지성 약제의 생체이용률을 증가시키기 위한 방법으로서, 상기 방법은 상기 대상에 겔 형성 고분자에 수용된 복수의 나노캡슐을 포함하는 미소구체들을 투여하는 단계를 포함하고, 상기 나노캡슐들은 친지성 약제 및 고분자 코팅의 껍질을 수반하는 오일 코어를 포함하는 것을 특징으로 친지성 약제 의 생체이용률을 증가시키는 방법.
  47. 치료를 위하여 활성제의 효과적인 혈액 수치를 필요로 하는 병리학적 상태의 대상을 치료하는 방법으로서, 상기 방법은 겔 형성 고분자에 수용되는 복수의 나노캡슐을 포함하는 미소구체들을 상기 대상에 투여하는 단계를 포함하고, 상기 나노캡슐들은 친지성 제제 및 고분자 코팅의 껍질을 수반하는 오일 코어를 포함하는 것을 특징으로 하는 치료 방법.
  48. 청구항 40 또는 41에 있어서,
    상기 미소구체들은 청구항 1 내지 18 중 어느 한 항에 정의된 바와 같거나 청구항 20 내지 32의 어느 한 항의 방법에 의하여 얻을 수 있으며, 상기 방법은 상기 대상에 미소구체들을 경구로 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 치료 방법.
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